Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство современного двигателя

Устройство современного двигателя

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);

Направляющая частьпоршня (юбка) — поддерживает положение поршня и передаёт боковую силу на стенку цилиндра.

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.

Что такое поршень двигателя? Основное назначение

ул. К.Маркса, д. 12, корпус 8, ком. 109
пн-пт с 9:00 до 18:00

  • © ФГБОУ ВО «УГАТУ» все права защищены, 2021

    Сделано в Empire Web в сотрудничестве с УГАТУ

    Полезные ссылки
    ФГБОУ ВО УГАТУ

    + 7 (347) 272-29-18 (факс)
    Отдел документационного
    обеспечения и архива

    Приемная комиссия УГАТУ

    ул. К.Маркса, д. 12, корпус 8, ком. 109
    пн-пт с 9:00 до 18:00

    Институт в годы Великой Отечественной войны

    В чрезвычайно трудных условиях начинал институт свою работу в Уфе. В значительной мере поредел состав студентов и преподавателей, прежде всего за счет ушедших на фронт. Часть оборудования пришлось оставить в Рыбинске, часть его была растеряна во время тяжелого и длительного следования в Уфу. Основными задачами коллектива института стали создание материально-технической базы на новом месте, формирование контингента студентов, укрепление научно-педагогического корпуса.

    Первое здание института в Уфе (Уральский проспект (позднее — Б. Ибрагимова)

    В Уфу были эвакуированы многие предприятия и организации из западных районов страны. Для размещения института было выделено небольшое двухэтажное здание школы № 48 по Уральскому проспекту (с 1967 г. бульвар Ибрагимова), в котором удалось оборудовать 9 аудиторий, 3 лаборатории (резания и станков, допусков и измерений, сопротивления материалов), 5 кабинетов (конструкции авиационных двигателей, черчения, марксизма-ленинизма, иностранных языков, физкультуры) и библиотеку, которая постепенно пополнялась. Количество книг, привезенных из Рыбинска, составляло 16 540 экземпляров.

    Институт в годы Великой Отечественной войны

    В чрезвычайно трудных условиях начинал институт свою работу в Уфе. В значительной мере поредел состав студентов и преподавателей, прежде всего за счет ушедших на фронт. Часть оборудования пришлось оставить в Рыбинске, часть его была растеряна во время тяжелого и длительного следования в Уфу. Основными задачами коллектива института стали создание материально-технической базы на новом месте, формирование контингента студентов, укрепление научно-педагогического корпуса.

    В Уфу были эвакуированы многие предприятия и организации из западных районов страны. Для размещения института было выделено небольшое двухэтажное здание школы № 48 по Уральскому проспекту (с 1967 г. бульвар Ибрагимова), в котором удалось оборудовать 9 аудиторий, 3 лаборатории (резания и станков, допусков и измерений, сопротивления материалов), 5 кабинетов (конструкции авиационных двигателей, черчения, марксизма-ленинизма, иностранных языков, физкультуры) и библиотеку, которая постепенно пополнялась. Количество книг, привезенных из Рыбинска, составляло 16 540 экземпляров.

    Григорий Константнович Орджоникидзе

    Осенью 1941 года Рыбинский авиационный институт был эвакуирован в Уфу вместе с библиотекой, и в 1942 году переименован в Уфимский авиационный институт имени Серго Орджоникидзе (УАИ)

    Серго Орджоникидзе известен тем, что поднял промышленность СССР до невиданных высот. Этот государственный деятель действительно творил историю. При этом, исходя из воспоминаний его близких людей, Серго был жизнерадостным, добрым и смелым человеком, который всегда старался заботиться о других людях. Таинственная гибель Орджоникидзе до сих пор является предметом споров.

    Детство и юность

    Биография Григория Константиновича Орджоникидзе (Серго – партийное прозвище) началась 24 (12 по старому стилю) октября 1886 года в селе Гореша Кутаисской губернии: сейчас это место известно как Западная Грузия. Рос в обедневшей семье дворян, он рано осиротел. В 12 лет мальчик окончил 2-классное училище в селе Харагаули, где познакомился с Самуилом Буачидзе. Через 2 года Орджоникидзе поступил в школу фельдшеров: сведений об этом времени мало, и все они противоречивы.

    Читать еще:  На что указывают поломки поршня автомобиля

    Биография Григория Константиновича Орджоникидзе (Серго – партийное прозвище) началась 24 (12 по старому стилю) октября 1886 года в селе Гореша Кутаисской губернии: сейчас это место известно как Западная Грузия. Рос в обедневшей семье дворян, он рано осиротел. В 12 лет мальчик окончил 2-классное училище в селе Харагаули, где познакомился с Самуилом Буачидзе. Через 2 года Орджоникидзе поступил в школу фельдшеров: сведений об этом времени мало, и все они противоречивы.

    Детство и юность

    Биография Григория Константиновича Орджоникидзе (Серго – партийное прозвище) началась 24 (12 по старому стилю) октября 1886 года в селе Гореша Кутаисской губернии: сейчас это место известно как Западная Грузия. Рос в обедневшей семье дворян, он рано осиротел. В 12 лет мальчик окончил 2-классное училище в селе Харагаули, где познакомился с Самуилом Буачидзе. Через 2 года Орджоникидзе поступил в школу фельдшеров: сведений об этом времени мало, и все они противоречивы.

    Биография Григория Константиновича Орджоникидзе (Серго – партийное прозвище) началась 24 (12 по старому стилю) октября 1886 года в селе Гореша Кутаисской губернии: сейчас это место известно как Западная Грузия. Рос в обедневшей семье дворян, он рано осиротел. В 12 лет мальчик окончил 2-классное училище в селе Харагаули, где познакомился с Самуилом Буачидзе. Через 2 года Орджоникидзе поступил в школу фельдшеров: сведений об этом времени мало, и все они противоречивы.

    На фронтах Великой Отечественной войны
    мужественной геройски сражались преподаватели,сотрудники и студенты нашего института. Вот их имена:

    • Герой Советского Союза Пашков Алексей Фёдорович
    • Абдуллин Баязит Абдуллович;
    • Акименко Василий Иванович;
    • Аминов Зуфар Зиннатович;
    • Ахметзянов Талгат Каримович;
    • Байков Фуат Шамсутдинович;
    • Белов Александр Степанович;
    • Биглов Хасанша Гадельшинович;
    • Богатырев Дмитрий Иванович;
    • Боткин Михаил Андреевич;
    • Брейкин Степан Васильевич;
    • Вдовин Анатолий Ильич;
    • Галимов Анвар Нусуратович;
    • Голованов Владимир Иванович;
    • Горячев Александр Григорьевич;
    • Давыдов Петр Семенович;
    • Дейчман Борис Соломонович;
    • Докашенко Степан Денисович;
    • Дубинский Владимир Семенович;
    • Егоров Виталий Михайлович;
    • Ерхов Федор Степанович;
    • Зарипов Миньян Сахапович;
    • Злотников Рафаил Абрамович;
    • Иванова Галина Васильевна;
    • Исламгалиев Бари Хафизович;
    • Каменев Иван Степанович;
    • Карташев Иван Дмитриевич;
    • Климова Мария Матвеевна;
    • Козлов Степан Архипович;
    • Комаров Александр Ефимович;
    • Котько Гений Иванович;
    • Кувандыков Фаиз Гарифович;
    • Курбанов Ахмет Курбанович;
    • Ладыжинский Яков Пинкосович;
    • Лаптев Петр Степанович;
    • Меркурьев Игорь Андреевич;
    • Морозов Николай Михайлович;
    • Никитин Василий Иванович;
    • Огаренко Ефим Андреевич;
    • Пастухов Сергей Александрович;
    • Перфилов Николай Гаврилович;
    • Попов Василий Дмитриевич;
    • Рубцов Анатолий Федорович;
    • Сафин Ахмет Мухлисович;
    • Серавкин Николай Афанасьевич;
    • Середов Иван Иванович;
    • Смирнов Григорий Афанасьевич;
    • Соловьев Степан Ксенофонтович;
    • Стариков Дмитрий Гаврилович;
    • Тагиров Абдулла Габбасович;
    • Теплов Александр Федорович;
    • Туктаров Саит Тагирович;
    • Урицкий Леонид Абрамович;
    • Фейзханов Фердинанд Абдрахманович;
    • Филимонов Евгений Михайлович;
    • Хазимуллин Шариф;
    • Хованов Николай Иванович;
    • Худяков Георгий Васильевич;
    • Шабакаев Петр Иванович;
    • Шеховцев Григорий Харитонович;
    • Щевелев Иван Александрович;
    • Янушевский Владимир Эдуардович
    • Герой Советского Союза Черных Николай Андреевич;
    • Айбулатов Альберт Шейх-Алиевич;
    • Александров Глеб Николаевич;
    • Амирханов Анвар Хабибуллович;
    • Ахметов Хамит Ахметович;
    • Баранник Алексей Степанович;
    • Белоусов Григорий Георгиевич;
    • Бобков Михаил Иванович;
    • Борисов Георгий Анатольевич;
    • Брагин Николай Алексеевич;
    • Бубелов Матвей Захарович;
    • Вильданов Фатхинур Вильданович;
    • Гарифуллин Салих Салахович;
    • Горбунов Валерий Потапьевич;
    • Григоренко Иван Никитович;
    • Данилин Николай Григорьевич;
    • Деньгин Федор Гаврилович;
    • Домбровский Владимир Александрович;
    • Дъяков Анатолий Яковлевич;
    • Елизарьев Николай Иванович;
    • Ефимшин Николай Гаврилович;
    • Захаров Виктор Данилович;
    • Иванов Витольд Иванович;
    • Ильин Иван Михайлович;
    • Исламов Ислам Ахмадеевич;
    • Каримов Авхадей Хамитович;
    • Катков Роберт Михайлович;
    • Ковалев Василий Петрович;
    • Козлова Нагима Арыслановна;
    • Коровин Егор Семенович;
    • Кочетов Владимир Захарович;
    • Кузнецов Борис Петрович;
    • Кутушев Рамазан Нургалеевич;
    • Лахмостов Борис Семенович;
    • Маландин Сергей Николаевич;
    • Минеев Леонид Павлович;
    • Мурзин Владимир Сергеевич;
    • Никонов Игорь Михайлович;
    • Павлов Дмитрий Михайлович;
    • Первых Иван Акимович;
    • Покалин Николай Васильевич;
    • Прилуцкий Юрий Григорьевич;
    • Румянцев Сергей Филиппович;
    • Сафонов Владимир Дмитриевич;
    • Сергеев Дмитрий Александрович;
    • Сметанин Яков Тимофеевич;
    • Смолдырев Дмитрий Алексеевич;
    • Спирин Владимир Степанович;
    • Стрельцов Александр Яковлевич;
    • Танков Александр Александрович;
    • Тестов Василий Евгеньевич;
    • Тупеев Салават Харисович;
    • Ушаков Андрей Артемьевич;
    • Фенин Лев Николаевич;
    • Филипповых Николай Николаевич;
    • Хакимов Мавлют Хакимьянович;
    • Ходорченко Виктор Васильевич;
    • Хузин Фасих Гарифуллович;
    • Шабалин Виталий Степанович;
    • Шитиков Николай Николаевич;
    • Юламанов Минивалей Сарварович;
    • Акатьев Петр Степанович;
    • Александров Николай Поликарпович;
    • Ахмадеев Анвар Хакимович;
    • Ахунов Раким Сугутович;
    • Батраков Александр Александрович;
    • Бигаев Рифат Ибрагимович;
    • Бобрик Дмитрий Емельянович;
    • Босых Виктор Ульянович;
    • Бреева Галина Владимировна;
    • Васильев Николай Васильевич;
    • Галактионов Петр Николаевич;
    • Гильманов Рашит Харисович;
    • Горшков Борис Тихонович;
    • Гумеров Шавкат Ахметович;
    • Даутов Гильметдин Мустафьевич;
    • Доброрез Александр Павлович;
    • Доридонтов Иван Алексеевич;
    • Егоров Василий Иванович;
    • Елисеев Спартак Феопемтович;
    • Жалялов Зуфар Жалялович;
    • Зиганшин Закий Зиганшинович;
    • Иванов Петр Иванович;
    • Имамутдинов Ахтям Мухаметович;
    • Калинин Александр Павлович;
    • Касьян Алексей Сергеевич;
    • Китабов Камиль Галимович;
    • Козлов Константин Петрович;
    • Кокарев Владимир Перфильевич;
    • Коромыслов Павел Никифорович;
    • Краевский Александр Степанович;
    • Кузнецова Александра Николаевна;
    • Лазуков Александр Иванович;
    • Лапаев Михаил Степанович;
    • Малышев Андрей Евсеевич;
    • Минигулов Ислам Рахимович;
    • Назиров Ислам Денисламович;
    • Нугаев Габдрашит Абдрахманович;
    • Панков Гений Викторович;
    • Перов Николай Васильевич;
    • Полищук Владимир Петрович;
    • Прусихин Николай Николаевич;
    • Рябов Виктор Николаевич;
    • Свилев Иван Алексеевич;
    • Сиразетдинов Бату Тухватович;
    • Смирнов Алексей Андреевич;
    • Соловьев Владимир Иванович;
    • Спицина Ленина Аркадьевна;
    • Суворов Игорь Михайлович;
    • Тарасов Степан Федорович;
    • Траньков Михаил Иванович;
    • Туровский Петр Александрович;
    • Фалин Владимир Павлович;
    • Филатков Павел Иосифович;
    • Фирсова Надежда Федотовна;
    • Хашпер Хаим Янкелевич;
    • Хомяков Илларион Мартемьянович;
    • Червяков Леонид Никанорович;
    • Шафеев Мерзажан Незаметдинович;
    • Шушков Леонид Александрович;
    • Юсупов Ислам Юсупович;

    Федеральный канал «Россия-24»
    рассказал о «зеленых реагентах» УГАТУ

    Нефть – главный источник энергии в современном мире. Но с её активным использованием связано множество экологических проблем, начиная с глобального потепления и заканчивая токсическим воздействием на окружающую

    Поршень двигателя. Что такое поршень двигателя?

    В данной статье поговорим про поршни двигателя внутреннего сгорания.

    Что такое поршень двигателя?

    Поршень — деталь поршневой группы двигателя, находящаяся внутри цилиндра. При помощи шатуна поршень соединен с коленчатым валом. Конструкция спроектирована таким образом, что поршень во время работы двигателя постоянно совершает возвратно-поступательное движение, преобразуя энергию расширяющихся при сгорании газов во вращение коленчатого вала.

    Из чего сделан поршень?

    К материалам, применяемым для изготовления поршней, предъявляются высокие требования. Прежде всего, материал должен обладать высокой механической прочностью при малой плотности и низком коэффициенте линейного расширения, высокой теплопроводностью и корозионной стойкостью, хорошими антифрикционными свойствами. Исходяиз этого, поршни делают либо из серого чугуна, либо из алюминиевого сплава, нередко с вкраплением чугуна.

    Читать еще:  Поршневой двигатель внешнего сгорания: особенности работы

    Требования к поршням двигателя

    Во-первых, поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Следовательно, он должен сопротивляться высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.

    Во-вторых, представляя собой вместе с цилиндром и поршневыми кольцами линейный подшипник скольжения, он должен наилучшим образом отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и, как следствие, износ.

    В-третьих, испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, он должен выдерживать механическое воздействие.

    В-четвертых, совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

    Основное назначение поршней в работе двигателя

    Топливо, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя. Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Только часть своей энергии они передадут движущимся деталям мотора, все остальное в виде тепла нагреет двигатель, а то, что останется, вместе с отработанными газами улетит в трубу. Следовательно, если мы не будем охлаждать поршень, он через некоторое время расплавится. Это важный момент для понимания условий работы поршневой группы.

    Еще раз повторим известный факт, что тепловой поток направлен от более нагретых тел к менее нагретым. Тогда мы сможем увидеть распределение температур по поршню во время его работы и определить важные конструктивные моменты, влияющие на его температуру, т. е. понять, за счет чего он охлаждается.

    Наиболее нагретым является рабочее тело, или, другими словами, газы в камере сгорания. Совершенно понятно, что тепло будет передано окружающему воздуху – самому холодному. Воздух, омывая радиатор и корпус двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки. Остается найти мостик, по которому поршень отдает свое тепло в блок и антифриз. Есть для этого четыре пути.

    Итак, первый путь, обеспечивающий наибольший поток, – это поршневые кольца. Причем первое кольцо играет главную роль, как расположенное ближе к днищу. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Кольца одновременно прижаты и к поршневым канавкам, и к стенке цилиндра. Они обеспечивают более 50% теплового потока.

    Второй путь менее очевиден. Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея непосредственный доступ к наиболее нагретым местам мотора, масляный туман уносит с собой и отдает в поддон картера значительную часть тепла именно от самых горячих точек. В случае применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность днища поршня, доля масла в теплообмене может достигать 30 – 40%. Понятно, что, нагружая масло в большей степени функцией теплоносителя, мы должны позаботиться, чтобы его остудить. Иначе перегретое масло может потерять свои свойства. Также, чем выше температура масла, тем меньше тепла оно способно перенести через себя.

    Третий путь – через массивные бобышки в палец, затем в шатун, а оттуда в масло. Он менее интересен, так как на пути есть существенные тепловые сопротивления в виде зазоров и стальных деталей, имеющих значительную протяженность и низкий коэффициент теплопроводности.

    Четвертый путь. Часть тепла отбирает на свой нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое она отберет, зависит от режима работы и степени открытия дросселя. Надо заметить, что тепло, полученное при сгорании, также пропорционально заряду. Поэтому этот путь охлаждения носит импульсный характер; отличается скоротечностью и высокоэффективен благодаря тому, что тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.

    В силу большей значимости следует уделить более пристальное внимание передаче тепла через поршневые кольца. Совершенно понятно, что если этот путь мы перекроем, то маловероятно, что двигатель выдержит сколько-нибудь длительные форсированные режимы. Температура вырастет, материал поршня «поплывет», и двигатель разрушится.

    Тут хочу упомянуть такую характеристику, как компрессия. Давайте представим, что кольцо не прилегает по всей своей длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, препятствующий передаче тепла от поршня через кольцо в стенку цилиндра. Это то же самое, как если бы мы закрыли часть радиатора и лишили его возможности охлаждаться воздухом.

    Более страшна картина, если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В тех местах, где газы имеют возможность протекать мимо кольца через канавку, участок поршня лишается принципиальной возможности охлаждаться и, даже более того, оказывается в «тепловом мешке». Как результат – прогар и выкрашивание части огневого пояса, прилегающей к месту утечки. Поэтому всегда уделяется много внимания геометрии цилиндра, кольца и износу канавки.

    Сколько колец будет у нового поршня? С точки зрения механики, чем меньше колец, тем лучше. Чем они уже, тем меньше потери в поршневой группе. Однако при уменьшении их количества и высоты мы неизбежно ухудшаем условия охлаждения поршня, увеличивая тепловое сопротивление днище – кольцо – стенка цилиндра. Поэтому выбор конструкции – всегда компромисс.

    Нужно одновременно, чтобы кольца были и узкие и широкие. И два для быстроходности и три для эффективного охлаждения поршня. Разрешение этой задачи – суть компетентность конструктора.

    Автожурнал

    Последние записи

    Обзор Шевроле Лачетти — достоинства и недостатки автомобиля

    Как купить автомобиль с японских аукционов онлайн или вживую

    Свежие комментарии

    Навигация по меткам

    Что такое поршень двигателя? Основное назначение — все об авто

    Что такое поршень двигателя?

    Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления.

    Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий для изготовления поршней, т. к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

    Читать еще:  Основное назначение поршней в работе двигателя

    С тех пор мощность моторов возросла многократно, температура и давление в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошел к пределу своей прочности. Поэтому в последние годы подобные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают увеличенные нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, то есть расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные литые поршни, а сборные.

    Кроме прочего, уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр, что положительно скажется на расход топлива, ресурс двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров и таким образом облегчить двигатель.

    Требования к поршням двигателя

    Во-первых, поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукта горения топлива и совершать механическую работу. Следовательно, он должен сопротивляться высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.

    Во-вторых, представляя собой вместе с цилиндром и поршневыми кольцами линейный подшипник скольжения, он должен наилучшим образом отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и, как следствие, износ.

    В-третьих, испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, он должен выдерживать механическое воздействие.

    В-четвертых, совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

    Основное назначение поршней в работе двигателя

    Топливо, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя. Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Лишь часть своей энергии они передадут движущихся деталей мотора, все остальное в виде тепла нагреет двигатель, а то, что останется, вместе с отработанными газами вылетит в трубу. Итак, если мы не будем охлаждать поршень, он через некоторое время расплавится. Это важный момент для понимания условий работы поршневой группы.

    Еще раз повторим известный факт, что тепловой поток направлен от более нагретых тел к менее нагретым. Тогда мы сможем увидеть распределение температур по поршню во время его работы и определить важные конструктивные моменты, влияющие на его температуру, то есть понять, за счет чего он охлаждается.

    Наиболее нагретым является рабочее тело, или, другими словами, газы в камере сгорания. Совершенно понятно, что тепло будет передано окружающему воздуху – самом холодном. Воздух, омывая радиатор и корпус двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки. Остается найти мостик, по которому поршень отдает свое тепло в блок и антифриз. Есть для этого четыре пути.

    Итак, первый путь, обеспечивающий наибольший поток, – это поршневые кольца. Причем первое кольцо играет главную роль, как расположено ближе к днищу. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Кольца одновременно прижаты к поршневым канавкам, и к стенке цилиндра. Они обеспечивают более 50% теплового потока.

    Второй путь менее очевиден. Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея непосредственный доступ к наиболее нагретых мест двигателя, масляный туман забирает с собой и отдает в поддон картера значительную часть тепла от самых горячих точек. В случае применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность днища поршня, доля масла в теплообмене может достигать 30 – 40%. Понятно, что, нагружая масло в большей степени функцией теплоносителя, мы должны позаботиться, чтобы его остудить. Иначе перегретое масло может потерять свои свойства. Также, чем выше температура масла, тем меньше тепла оно способно перенести через себя.

    Третий путь – через массивные бобышки в палец, потом в шатун, а оттуда в масло. Он менее интересен, так как на пути есть существенные тепловые сопротивления в виде зазоров и стальных деталей, имеющих значительную протяженность и низкий коэффициент теплопроводности.

    Четвертый путь. Часть тепла отбирает на свой нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое она отберет, зависит от режима работы и степени открытия дросселя. Надо заметить, что тепло, полученное при сгорании, также пропорционально заряду. Поэтому этот путь охлаждения носит импульсный характер; отличается скоротечностью и высокоэффективный благодаря тому, что тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.

    В силу большей значимости следует уделить более пристальное внимание передачу тепла через поршневые кольца. Совершенно понятно, что если этот путь мы перекроем, то маловероятно, что двигатель выдержит сколько-нибудь длительные форсированные режимы. Температура вырастет, материал поршня «поплывет», и двигатель разрушится.

    Здесь хочу упомянуть такую характеристику, как компрессия. Давайте представим, что кольцо не прилегает по всей своей длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, препятствующий передаче тепла от поршня через кольца в стенку цилиндра. Это то же самое, как если бы мы закрыли часть радиатора и лишили его возможности охлаждаться воздухом.

    Более страшная картина, если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В тех местах, где газы имеют возможность проходить мимо кольца через канавку, участок поршня лишается принципиальной возможности охлаждаться и, даже более того, оказывается в «тепловом мешке». Как результат – прогар и выкрашивания части огневого пояса, прилегающей к месту утечки. Поэтому всегда уделяется много внимания геометрии цилиндра, кольца и износа канавки.

    Сколько колец будет у нового поршня? С точки зрения механики, чем меньше колец, тем лучше. Чем они уже, тем меньше потери в поршневой группе. Однако при уменьшении их количества и высоты мы неизбежно ухудшаем условия охлаждения поршня, увеличивая тепловое сопротивление днище – кольцо – стенка цилиндра. Поэтому выбор конструкции – всегда компромисс.

    Нужно, чтобы кольца были и узкие и широкие. И два для быстроходности и три для эффективного охлаждения поршня. Решение этой задачи – суть компетентность конструктора.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector