Пути отвода теплоты от поршня.

В основном тепло отводится через смазку (масло охлаждается стенками цилиндра, а те в свою очередь - охлаждающей жидкостью/воздухом). В меньшей степени - газами (поршень греет холодную бензино-воздушную смесь при впуске и сжатии), ну и самая малость уходит через палец, шатун и т. д.

15. Зачем юбку поршня выполняют овальной в поперечном сечении и бочкообразной в продольном?

Поршни имеют высокий градиент перепада температур между днищем и юбкой. Поэтому цилиндрическая поверхность поршня в холодном состоянии имеет сложную форму и должна приобретать идеальную цилиндрическую форму при прогреве двигателя до рабочих температур. Обычно верхний пояс в зоне до первого компрессионного кольца имеет наибольшую температуру и соответственно наименьший диаметр, обеспечивающий зазор в холодном состоянии до 0.1 - 0.3 мм. Наличие этого зазора и объема находящегося в нем приводит к вялому сгоранию и повышенному выбросу углеводородов. В зоне верхнего пояса иногда делается проточка для снижения температуры в зоне верхнего компрессионного кольца.

Следующие пояса выполняются с постепенно уменьшающимся зазором. На юбках поршней старых двигателей иногда делался разрез, что нередко повышало вероятность поломки поршней. Поршни современных двигателей выполняются с конической или бочкообразной поверхностью юбки с учетом распределения температур по высоте поршня. Основная нагрузка приходится на поверхность юбки поршня перпендикулярно оси пальца. Поэтому в поперечном сечении юбка поршня делается овальной формы,а в зоне бобышек поршневого пальца (называемой холодильниками) зазор увеличивается, что предотвращает задир при перегреве поршня.

16. Конструктивные мероприятия по повышению прочности и долговечности: поршня, поршневых колец, поршневого пальца.

Верхняя канавка компрессионного кольца является одним из наиболее слабых элементов конструкции поршня. Она изнашивается в результате трения при перемещениях кольца внутри канавки поршня, а также эрозионного воздействия. Для создания необходимых условий работы компрессионного кольца предусматривают:

заливку в головку поршня из алюминиевого сплава вставки из износостойкого материала. В качестве материала вставки применяют износостойкий чугун (нирезист) или слаболегированные стали, которые обладают повышенной износостойкостью и жаропрочностью. Метод позволяет увеличить износостойкость канавки в 3...4 раза, однако при этом резко возрастает стоимость изготовления и на 7...10% повышается масса поршня;упрочнение верхней канавки переплавом ее поверхностного слоя с введением легирующих элементов для повышения твердости и жаропрочности ее поверхности. Для переплавки используют проволоку из никеля, хрома, железа;

усиление верхней канавки и камеры сгорания поршня введением в его структуру керамических волокон из оксида алюминия, нитрида и карбида кремния. В этом случае большая износостойкость канавки обеспечивается без увеличения массы конструкции поршня;эмалирование головки поршня, включая первую кольцевую канавку, что помимо защиты от эрозии позволяет уменьшить тепловой поток через днище, особенно в дизелях. Это существенно облегчает условия работы поршня и компрессионных колец.

При конструировании поршней необходимо ограничение температуры в зоне верхнего компрессионного кольца. При высоких температурах происходит закоксовывание верхней кольцевой канавки маслом с потерей подвижности кольца. Устранить это можно применением специальных присадок в масле, организацией теплоотвода от кольца в систему охлаждения, а также масляным охлаждением поршня. Однако последний метод усложняет конструкцию поршня и приводит к сокращению срока старения моторного масла.

Для принудительного охлаждения поршней современных двигателей могут применяться следующие способы:

струйное опрыскивание маслом внутренней поверхности днища поршня. Масло под давлением подводится от коленчатого вала по каналу в стержне шатуна к калиброванному отверстию в верхней поршневой головке шатуна. Это обеспечивает снижение температуры днища поршня на 15...20 °С. Масло может распыливаться через форсунку, неподвижно установленную в зоне нижней части цилиндра на корпусе двигателя, что позволяет уменьшить температуру днища на 25...30 С;

заполнение маслом 1/3 полости в поршне через шатун. При движении поршня масло постоянно омывает днище поршня, перемешиваясь, увеличивает теплоотвод. Этот способ позволяет снизить температуру днища поршня на 30...40 С.

17. Эксплутационные дефекты поршневой группы.

Для деталей цилиндро-поршневой группы характерны следующие эксплуатационные дефекты:

· Износ и разрушение поверхностей верхней кольцевой канавки, кольца и его перемычки

· Оплавление и прогар днища поршня

· Интенсивное отложение нагара на элементах головки поршня

· Потеря подвижности колец

· Наволакивание металла и задиры на элементах цилиндро-поршневой группы

· Износ торцевых поверхностей колец и боковых поверхностей юбки

· Разрушение юбки поршня

· Образование трещин в бобышках поршня

Дата добавления: 2015-08-09