Цилиндропоршневая группа

К цилиндропоршневой группе относятся гильзы, поршни, пор­шневые пальцы и кольца.

Цилиндры двигателя могут быть расточены в блоке / (рис. 4.5, а) или сделаны в виде специальных вставок — гильз 4 (рис. 4.5, б, в, г).

Гильзы цилиндров отливают из специального чугуна и устанав­ливают в блок цилиндров. Во всех рассматриваемых конструкциях двигателей (кроме автомобилей ВАЗ) применяют мокрые гильзы. Они омываются снаружи охлаждающей жидкостью в рубашке ох­лаждения 2.

Внутреннюю поверхность цилиндра называют зеркалом ци­линдра.

Во время работы двигателя в верхней части цилиндров сгорает рабочая смесь. При этом выделяются продукты окисления — ок­сиды углерода и азота, сернистого газа, пары воды и другие веще­ства. При работе двигателя с пониженными температурами (50...60 °С) охлаждающей жидкости и масла часть продуктов окис­ления, особенно пары воды, конденсируется на стенах цилиндров, вследствие чего образуются кислоты, вызывающие коррозию ци­линдров. Кроме того, разрушается масляная пленка и увеличива­ется износ цилиндров и поршневых колец.

Зеркало цилиндров помимо коррозии подвергается нагарообразованию и механическому изнашиванию вследствие проника­ния в двигатель пыли. Механическое изнашивание зеркала ци­линдра в верхней части больше, чем в нижней, из-за более высо­кого давления газов.

В двигателе автомобиля ЗИЛ-431410 для повыше­ния износостойкости цилиндров в их гильзы запрессовывают вставки 3 из специального чугуна, а на автомобилях ГАЗ-3307 гильзы отливают монолитными из высокопрочного чугуна без вставок.

В двигателях автомобилей ВАЗ цилиндры расточены в блоке и по диаметру через 0,01 мм подразделены на пять классов, обозна­чаемых буквами А, В, С, В, Е. Класс цилиндра указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра. Цилиндр и сопрягаю­щийся с ним поршень должны быть одного класса для обеспече­ния зазора между поршнем и цилиндром 0,05...0,07 мм.

Поршень воспринимает давление газов во время рабочего хода и передает его через палец и шатун коленчатому валу. Кроме меха­нических нагрузок поршень подвергается действию высоких тем­ператур в период сгорания топлива и расширения образовавшихся газов. Он нагревается также вследствие трения его боковой повер­хности о стенки цилиндра.

В автомобильных двигателях чаще всего устанавливают порш­ни, изготовленные из алюминиевого сплава. Они обладают доста­точной прочностью, малой массой, высокой теплопроводностью и хорошими антифрикционными свойствами.

Поршень 1 (рис. 4.6) имеет уплотняющую часть (головку), в ко­торой выполнены канавки под компрессионные (уплотняющие) кольца, днище и направляющую часть (юбку). Для крепления пор­шневого пальца 2 в поршне сделаны бобышки. В днище поршня у дизелей имеется фигурная выемка, которая формирует камеру сгорания. Иногда сделаны проточки для клапанов.

Поршни во время работы нагреваются неравномерно. Чтобы компенсировать разную степень расширения, поршни делают овальной и конусной формы. Диаметр по оси бобышек у холодно­го поршня меньше, чем поперечный диаметр, так как большая масса металла расширяется интенсивнее. Диаметр головки мень­ше, чем юбки, поскольку верхняя часть нагревается интенсивнее.

Выше бобышек (а иногда и на направляющей части) выполне на канавка под маслосъемное кольцо. Внутри нее сделаны отверстия для прохода соскре­баемого кольцом со стенок ци­линдра масла внутрь поршня.

На днище обычно выбивают следующие метки: направление установки, размерная группа, масса поршня.

Поршни двигателей автомобилей ЗИЛ имеют поперечные про­рези под головкой, а на юбке Т-образный разрез для компенсации расширения при нагреве.

Поршни двигателей автомобилей ВАЗ изготовлены из алюмини­евого сплава. В головке поршня залита стальная пластина, обеспе­чивающая компенсацию неравномерной тепловой деформации поршня при нагреве. В бобышках поршня имеются отверстия для прохода масла к поршневому пальцу.

Отверстие под поршневой палец смещено от оси симметрии на 1,2 мм в правую (по направлению движения) сторону для умень­шения стука поршня при переходе через в.м.т. Поэтому на днище поршня клеймят стрелку, которая при сборке должна быть обра­щена в сторону передней части двигателя.

Поршни, как и цилиндры, сортируют по наружному диаметру на пять классов через 0,01 мм, а по диаметру отверстия под порш­невой палец — на три категории через 0,004 мм, обозначаемые циф­рами 1, 2, 3. Класс поршня (букву) и категорию отверстия под пор­шневой палец (цифру) клеймят на днище поршня. При изготовле­нии строго выдерживается масса поршней. Поэтому при сборке двигателя подбирать поршни одной группы по массе не требуется.

Поршневые пальцысоединяют поршень с верхней головкой ша­туна. Они должны быть легкими, прочными и износостойкими,

так как во время работы подвергаются трению и большим механи­ческим нагрузкам, переменным по величине и направлению. Пальцы изготовляют из углеродистой и малоуглеродистой стали в виде пустотелых труб. В основном в двигателях рассматриваемых автомобилей применяют пальцы «плавающего» типа, т. е. повора­чивающиеся как в верхней головке шатуна, так и в бобышках пор­шня (исключение составляют некоторые двигатели автомобилей ВАЗ, где палец запрессован в верхнюю головку шатуна).

Поршневые пальцы фиксируют в поршне двумя стопорными кольцами.

Пальцы изготовляют с высокой точностью и подбирают к пор­шням и шатунам.

При сборке палец, поршень и шатун комплектуют из деталей только одной группы. Во избежание задиров на сопряженных по­верхностях сборку пальца с поршнем следует проводить после на­грева поршня до температуры 55 "С. Нагревать поршни надо толь­ко в жидком и чистом масле.

Поршневые кольца,надеваемые на поршень, создают плотное, подвижное соединение между поршнем и цилиндром. Компрес­сионные кольца обеспечивают создание давления в камере сгора­ния (компрессию) благодаря уменьшению количества газов, про­рывающихся из камеры сгорания в картер, и отводят теплоту от головки к стенкам цилиндра.

Маслосъемные кольца снимают излишки масла с зеркала ци­линдра, чем препятствуют прониканию масла в камеру сгорания.

Кольца изготовляют из специального легированного чугуна или стали. Разрез кольца, называемый замком, может быть пря­мым (чаще всего), косым или ступенчатым.

Первое (верхнее) компрессионное кольцо работает в условиях высокой температуры, больших давлений и изнашивается быстрее других. Для повышения износостойкости первого кольца его на­ружную цилиндрическую поверхность подвергают пористому хро­мированию или напыливают наружную поверхность молибденом. Остальные кольца покрывают слоем олова для лучшей приработ­ки их к цилиндрам.

Поршневые кольца подвергают сложной обработке с целью наиболее выгодного распределения давления кольца на стенку гильзы и увеличения его срока службы. При установке колец на поршень их стыки (замки) должны быть расположены под углом 90 один к другому.

Поршневые кольца автомобилей ЗИЛ устанавливают по четыре на каждом поршне: три компрессионных и одно маслосъемное. Два верхних компрессионных кольца хромированы по наружной цилиндрической поверхности.

Маслосъемное кольцо состоит из двух плоских стальных дис­ков и двух расширителей: осевого и радиального. При установке поршня в цилиндр двигателя замки плоских кольцевых дисков надо располагать под углом 180 один к другому. При этом замки осевого и радиального расширите­лей должны быть расположены под углом 120° к ним.

Поршневые кольца автомобилей ГАЗ-3307 устанавливают по три на каждом поршне: два компрессионных и одно маслосъемное. Компрессионные кольца устанавли­вают так, чтобы выточка на внутренней поверхности колец была обращена вверх (рис. 4.7). При этом стыки колец должны быть смещены на угол 180*. Маслосъемное кольцо состоит из двух плоских стальных хромированных дисков (колец) и двух расши­рителей: осевого и радиального. При установке поршня в блок двигателя надо следить, чтобы замки плоских кольцевых дисков 2 располагались под углом 180° один к другому и 90* к замкам комп­рессионных колец. При этом замки осевого 3 и радиального 4 рас-щдерителей (каждый) должны быть расположены под углом 90° к ты.

Поршневые кольца автомобилей КАЗ устанавливают по три на каждом поршне: два компрессионных и одно маслосъемное. Сече­ние компрессионных колец — прямоугольная трапеция. Рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца покрыта слоем хрома, нижнего — слоем молибдена. Маслосъемное кольцо имеет коробчатое сечение, винтовой пружинный расширитель и хроми­рованную рабочую поверхность.

ШАТУНЫ, ПОДШИПНИКИ

Шатунсоединяет поршень с коленчатым валом и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Шатун воспринимает большие нагрузки, изменяющиеся по значению и направлению. Он совершает сложные движения и подвергается сжатию, изгибу и растяжению. Чтобы выдержать та­кие нагрузки, он должен быть прочным и жестким, а для умень­шения сил инерции — легким, шатун штампуют из стали и под­вергают термообработке (закалке и отпуску). Его стержень имеет двутавровое сечение для увеличения прочности и жесткости.

Части шатуна: верхняя головка, стержень и нижняя головка. В верхнюю головку с запрессованной в нее бронзовой втулкой уста­навливают поршневой палец. Нижняя головка разрезная. Крышку нижней головки крепят к шатуну шатунными болтами. Внутрен­нюю поверхность нижней головки («постель» подшипников) тща­тельно обрабатывают вместе с присоединенной крышкой. Поэто­му крышки и шатуны нельзя раскомплектовывать. Плоскости со­единения крышки и шатуна также тщательно обрабатывают. Иногда на них делают елочные (мелкие) шлицы.

Шатунные болты изготовляют из легированной стали. Их по­верхность термически обрабатывают и шлифуют. В отверстие крышки они входят с натягом (плотно). Гайки болтов (или болты) затягивают только динамометрическим ключом, а затем шплинту­ют и стопорят.

На боковой поверхности шатунов ставят метки: номер шатуна и его массу.

Подшипники. В двигателях применяют подшипники скольже­ния. Они выполнены в виде двух вкладышей. Вкладыши изготов­лены с высокой точностью, поэтому при установке не требуются подгонка, подпиливание стыков или применение прокладок.

Вкладыши представляют собой тонкостенную стальную ленту (толщина 2...3 мм) с нанесенным на нее слоем антифрикционного материала (материала с низким коэффициентом трения). На внешней поверхности вкладыша выштампованы выступы — усы, которые препятствуют провороту вкладыша в постели.

При установке на двигатель поршня в сборе с шатуном стрелка на днище должна быть всегда обращена в сторону переднего кон­ца коленчатого вала. В комплекте поршень — шатун в сборе, пред­назначенном для левой группы цилиндров, метка на стержне ша­туна и стрелка на днище поршня должны быть обращены в одну сторону, а в комплекте для правой группы цилиндров — в разные стороны.

Шатуны двигателей ЯМЗ-КАЗ-642 (рис. 4.8) стальные двутавро­вого сечения. На крышке 3 и шатуне нанесены одинаковые мет­ки массы (трехзначные цифры) и порядковый номер цилиндра. Подшипник нижней головки шатуна имеет сменные вкладыши, а подшипник верхней головки представляет собой запрессованную -втулку. Крышка прикреплена к шатуну двумя болтами 2.

Вкладыши нижней головки шатуна смежные тонкостенные сталебронзовые. Обе половины вкладышей взаимозаменяемы.

Шатуны двигателей автомобилей ЗИЛ-431410 стальные двутав­рового сечения. В нижней головке шатуна установлены сталеалюминиевые тонкостенные вкладыши толщиной 2мм. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка.

Затягивать гайки болтов шатуна необходимо динамометричес­ким ключом. Момент затяжки должен составлять 56...62 Н • м.

Шатуны двигателей автомобилей ГАЗ-3307 устанавливают с поршнями в сборе попарно на каждую из четырех шатунных шеек коленчатого вала.

На бобышках под болт шатуна и крышке выбит порядковый номер цилиндра. Номер, выштампованный на стержне шатуна, и метка на крышке шатуна должны быть направлены в одну сторо­ну. Шатунные болты и вкладыши взаимозаменяемы.

При сборке шатунов с поршнями необходимо соблюдать сле­дующий порядок: шатуны левого ряда цилиндров устанавливать таким образом, чтобы номер на шатуне и метка на его крышке были обращены к передней части двигателя, а правого ряда -наоборот.

Поршни соединяются с шатунами так, чтобы во всех случаях надпись на поршне «Перед» была обращена к передней части дви­гателя.

Шатуны двигателей автомобилей ВАЗ стальные кованые разъемной нижней головкой, в которой установлены вкладыши шатунного подшипника. В верхнюю головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка. По диаметру отверстия этой втулки шату­ны делят на три класса через 0,004 мм, как и поршни. Номер клас­са клеймят на верхней головке шатуна.

По массе верхней и нижней головок шатуны сортируют на классы, маркируемые краской на стержне шатуна. На двигатель следует устанавливать шатуны одного класса по массе, т. е. с оди­наковой маркировкой.