Поршань ДВС. Прылада і прызначэнне

Паліўная сумесь, якая згарае ў цыліндры ДВС, вылучае цеплавую энергію. Далей яна ператвараецца ў механічнае дзеянне, якое прымушае круціцца коленвал. Ключавы элемент гэтага працэсу - поршань.

Гэтая дэталь не настолькі прымітыўная, як можа падацца на першы погляд. Было б вялікай памылкай разглядаць яго як просты штурхач.

Поршань размяшчаецца ў цыліндры, дзе і адбываюцца яго зваротна-паступальныя рухі.

Падчас прасоўвання ў бок верхняй мёртвай кропкі (ВМТ) поршань сціскае гаручую сумесь. У бензінавым ДВСе запальваецца пры дапамозе ў момант, блізкі да максімальнага ціску. У дызелі ўзгаранне адбываецца непасрэдна з-за моцнага сціску.

Узрослы ціск якія ўтвараюцца пры згаранні газаў штурхае поршань у зваротны бок. Разам з поршнем рухаецца сучленены з ім шатун, які і прымушае круціцца. Так энергія сціснутых газаў пераўтворыцца ў круцільны момант, які перадаецца пасродкам трансмісіі на колы аўтамабіля.

Падчас згарання тэмпература газаў дасягае 2 тысячы градусаў. Бо гарэнне носіць выбухны характар, то поршань падвяргаецца моцным ударным нагрузкам.

Надзвычайная нагружанасць і блізкія да экстрэмальных умовы працы мяркуюць адмысловыя патрабаванні да канструкцыі і выкарыстоўваным для яго выраба матэрыялам.

Пры распрацоўцы поршні прыходзіцца ўлічваць набор важных момантаў:

• неабходнасць забяспечыць працяглы тэрмін працы, а значыць, максімальна зменшыць знос дэталі;
• прадухіліць прагар поршня ва ўмовах функцыянавання ў высокатэмпературным рэжыме;
• забяспечыць максімальнае ўшчыльненне для выключэння прарыву газаў;
• мінімізаваць страты, якія ўзнікаюць з-за трэнні;
• забяспечыць эфектыўнае астуджэнне.

Матэрыял для поршняў павінен валодаць побач спецыфічных уласцівасцяў:

• значная трываласць;
• максімальна магчымая цеплаправоднасць;
• тэрмаўстойлівасць і здольнасць вытрымліваць рэзкія перапады тэмпературы;
• каэфіцыент цеплавога пашырэння павінен мець невялікую велічыню і быць максімальна блізкім да які адпавядае каэфіцыента ў цыліндру, каб забяспечыць добрае ўшчыльненне;
• антыкаразійная ўстойлівасць;
• антыфрыкцыйныя ўласцівасці;
• невысокая шчыльнасць, каб дэталь не была занадта цяжкай.

Паколькі матэрыял, ідэальна які адказвае ўсім гэтым патрабаванням, пакуль не створаны, прыходзіцца карыстацца кампраміснымі варыянтамі. Поршні для ДВСов вырабляюць з шэрага чыгуну і сплаваў алюмінія з крэмніем (сілумін). У складовых поршнях для дызеляў Бывае, што робяць галоўку са сталі.

Чыгун досыць трывалы і зносаўстойлівы, добра пераносіць моцны нагрэў, валодае антыфрыкцыйнымі ўласцівасцямі і невялікім тэмпературным пашырэннем. Але з-за невысокай цеплаправоднасці чыгунны поршань здольны награвацца да 400 ° C. У бензінавым рухавіку гэта непрымальна, бо можа выклікаць напальнае запальванне.

Таму ў большасці выпадкаў поршні для аўтамабільных ДВСаў вырабляюць спосабам штампоўкі або ліцця з сілуміну, які змяшчае не менш за 13% крэмнію. Чысты алюміній не падыходзіць, бо занадта моцна пашыраецца пры награванні, што прыводзіць да падвышанага трэння і задзіракам. Такімі могуць быць падробкі, на якія можна нарвацца, набываючы запчасткі ў сумнеўных месцах. Каб гэтага не здарылася, звяртайцеся да надзейных.

Поршань з алюмініевага сплава лёгкі і добра праводзіць цеплыню, дзякуючы чаму нагрэў яго не перавышае 250 °C. Гэта цалкам падыходзіць для ДВС, якія працуюць на бензіне. Антыфрыкцыйныя ўласцівасці сілуміну таксама дастаткова добрыя.

У той жа час гэты матэрыял не пазбаўлены недахопаў. З павышэннем тэмпературы ён становіцца менш трывалым. А з-за значнага лінейнага пашырэння пры нагрэве даводзіцца ўжываць дадатковыя меры, каб зберагчы ўшчыльненне па перыметры галоўкі і не зменшыць кампрэсію.

Дадзеная дэталь мае форму шклянкі і складаецца з галоўкі і накіроўвалай часткі (спадніцы). У галоўцы, у сваю чаргу, можна вылучыць дно і ўшчыльнялую частку.

дно

З'яўляецца галоўнай працоўнай паверхняй поршня, менавіта яно ўспрымае ціск якія пашыраюцца газаў. Яго паверхня вызначаецца тыпам агрэгата, размяшчэннем фарсунак, свечак, клапанаў і канкрэтнай прыладай ЦПГ. Для ДВСов, выкарыстоўвалых бензін, яна робіцца плоскай або ўвагнутай формы з дадатковымі выразамі, якія дазваляюць пазбегнуць дэфекты клапанаў. Выпуклае дно дае падвышаную трываласць, але павялічвае цеплааддачу, а таму ўжываецца рэдка. Увагнутае дазваляе арганізаваць невялікую камеру згарання і забяспечыць высокую ступень сціску, што асабліва актуальна ў дызельных агрэгатах.

ўшчыльняюць частка

Гэта бакавіца галоўкі. У ёй па акружнасці праведзены баразёнкі для поршневых кольцаў.

Кампрэсійныя кольцы гуляюць ролю ўшчыльнення, прадухіляючы ўцечку сціснутых газаў, а маслосъемные выдаляюць са сценкі змазку, не даючы ёй патрапіць у камеру згарання. Масла сцякае пад поршань скрозь адтуліны ў баразёнцы і далей вяртаецца ў алейны картэр.

Участак бакавіцы паміж краем дна і верхнім кольцам завецца агнявым або жаровым поясам. Менавіта ён адчувае максімальнае тэрмічнае ўздзеянне. Для выключэння прагарання поршня гэты пояс робіцца дастаткова шырокім.

Накіроўвалая частка

Не дазваляе поршню перакасіцца падчас зваротна-паступальнага руху.

З мэтай кампенсацыі тэрмічнага пашырэння спадніца робіцца крывалінейнай ці конусападобнай. Узбоч звычайна наносіцца антыфрыкцыйнае пакрыццё.

Знутры маюцца бабышкі - два наплыву з адтулінамі пад поршневай палец, на які апранаецца галоўка.

З бакоў у раёне размяшчэння бобышек робяцца невялікія паглыбленні, якія перашкаджаюць тэрмічным дэфармацыям і ўзнікненню задиров.

Бо тэмпературны рэжым працы поршня вельмі напружаны, тое пытанне яго астуджэнні вельмі важны.

Галоўны шлях выдалення цяпла - поршневыя кольцы. Праз іх адводзіцца не менш за палову лішкаў цеплавой энергіі, якая перадаецца сценцы цыліндру і далей - кашулі астуджэння.

Іншы важны канал цеплаадводу - змазка. Выкарыстоўваецца алейны туман у цыліндры, паступленне змазкі праз адтуліну ў шатуне, прымусовае распырскванне алейнай фарсункай і іншыя спосабы. З дапамогай цыркуляцыі алею можа выдаляцца больш за адну траціну цяпла.

Акрамя таго, частка цеплавой энергіі сыходзіць на нагрэў свежай порцыі якая паступіла ў цыліндр гаручай сумесі.

Кольцы падтрымліваюць у цыліндрах патрэбную велічыню кампрэсіі і адводзяць ільвіную долю цяпла. А яшчэ на іх прыпадае каля чвэрці ўсіх страт на трэнне ў ДВС. Таму значэнне якасці і станы поршневых кольцаў для стабільнай працы ДВС цяжка пераацаніць.

Звычайна кольцаў тры - два компрессіонные зверху і адно маслосъемное знізу. Але бываюць варыянты і з іншай колькасцю кольцаў - ад двух да шасці.

Канаўка верхняга кольца ў сілумінавым Бывае, што робіцца са сталёвай устаўкай, якая падвышае зносаўстойлівасць.

Вырабляюць кольцы з адмысловых марак чыгуну. Такія кольцы адрозніваюцца высокай трываласцю, пругкасцю, зносаўстойлівасцю, нізкім каэфіцыентам трэння і захоўваюць свае ўласцівасці на працягу працяглага часу. Дадатковую тэрмаўстойлівасць поршневым кольцам надаюць дадаткі малібдэна, вальфраму і некаторых іншых металаў.

Новыя маюць патрэбу ў прыцірцы. Калі вы замянілі кольцы, абавязкова некаторы час абкатайце ДВС, пазбягаючы напружаных рэжымаў працы. У адваротным выпадку не прыцёртыя кольцы могуць перагрэцца і страціць пругкасць, а ў некаторых выпадках нават зламацца. Вынікам можа стаць парушэнне ўшчыльнення, страта магутнасці, трапленне змазкі ў камеру згарання, перагрэў і прагаранне поршня.