Поршневые пальцы

Поршневые пальцы предназначены для шарнирного соедине­ния поршня с шатуном. Они должны быть прочными, так как воспринимают при рабочем ходе значительные нагрузки, изменя­ющиеся по величине и направлению. Изготавливаются они из углеродистой или малоуглеродистой стали. Пальцы из малоуглеро­дистой стали подвергают поверхностной цементации на глубину

1___1,5 мм и поверхностной закалке токами высокой частоты, а

затем отпуску до определенной твердости. Пальцы из углеродис­той стали подвергают закалке на глубину 1... 1,5 мм. Для уменьше­ния трения наружная поверхность пальцев полируется. После тер­мической обработки пальцы имеют твердый износостойкий по­верхностный слой и вязкую сердцевину, что необходимо для рабо­ты в условиях ударных и знакопеременных нагрузок.

Поршневой палец 9 представляет собой корот­кую стальную трубку, которая проходит через верхнюю головку шатуна и концами опирается на бобышки поршня 3. На большинстве современных двигателей применяются плаваю­щие пальцы. Такие пальцы свободно устанавливаются в головке шатуна и в бобышках поршня. Для удержания пальца от осевого перемещения в бобышках поршня выполняются канавки 2 для стопорных колец. После установки пальца в эти канавки встав­ляются пружинные стопорные кольца 8. Плаваю­щие пальцы равномерно изнашиваются по всей окружности, по­этому работают дольше. При нагреве стальные пальцы расширя­ются меньше, чем алюминиевые поршни, что приводит к появ­лению стуков при работе холодного двигателя. Для предотвраще­ния стуков при сборке шатунно-поршневой группы поршень пред­варительно нагревают до температуры 70... 80 "С, а затем поршень и шатун соединяют пальцем. После охлаждения палец оказыва­ется зажатым в бобышках поршня. При работе двигателя пор­шень нагревается, палец высвобождается и может свободно про­ворачиваться в бобышках поршня и в верхней головке шатуна. Поршень двигателя автомобиля ЗИЛ-433100 необходимо нагре­вать до температуры 80... 100"С.

У некоторых двигателей (ВАЗ-1 111, -11113) палец запрессовы­вается в верхнюю головку шатуна, где он остается неподвижным при работе двигателя. Установка пальца производится следующим образом. Шатун нагревают в электропечи до 240 °С, закрепляют в тисках, надевают на него поршень так, чтобы отверстия в бобыш­ках совпали с отверстием в верхней головке шатуна, и проталкива­ют в отверстие палец. Такие пальцы изнашиваются однобоко, а не по всей поверхности, как плавающие.

Шатуны

Конструкция. Шатун передает усилия через палец на поршень и с поршня на коленчатый вал двигателя при рабочем ходе. Он пре­образует возвратно-поступательное движение поршня во враща­тельное движение коленчатого вала.

Основными частями шатуна являются стержень 4, верхняя го­ловка 7 и нижняя головка 9 с крышкой 10. Стержень шатуна воспринимает большие нагрузки, изменяющиеся по ве­личине и направлению, подвер­гается сжатию, изгибу и растя­жению. Чтобы выдержать такие нагрузки, шатун должен быть прочным и жестким, а для уменьшения возникающих инер­ционных сил — как можно бо­лее легким. Такие нагрузки при одинаковом расходе металла луч­ше всего выдерживают стержни двутаврового сечения. Стержень шатуна имеет постепенно увели­чивающееся сечение, плавно пе­реходящее в нижнюю головку. Верхняя головка делается не­разъемной.

Шатун совершает сложное движение. Верхняя головка ша­туна в основном движется воз­вратно-поступательно и, кроме того, отклоняется на небольшой

угол относительно бобышек поршня. Чтобы она не истерлась о бобышки, они делаются на 2...4 мм короче, чем посадочное гнездо бобышек в головке шатуна.

Нижняя головка вращается вместе с шатунной шейкой, одно­временно совершая возвратно-поступательное и колебательное движение. Нижние головки делают разъемными с разрезом, пер­пендикулярным оси шатуна. Такой разрез применяется почти на всех моделях автомобилей. В двигателях ЯМЗ-236 плоскость разъе­ма нижней головки расположена под углом к оси шатуна. Это сделано по той причине, что она не может свободно проходить через цилиндр при монтаже и демонтаже поршня вместе с шату­ном.

Шатуны штампуют из высококачественной углеродистой или легированной стали и после штамповки подвергают механической и термической обработке (закалке и отпуску).

Для уменьшения трения в верхнюю головку шатуна запрессо­вывается втулка, выполняющая роль подшипника скольжения. Ма­териал для изготовления втулок применяется различный. На дви­гателях автомобилей ЗИЛ-433100, ВАЗ-2110, -2111, -2112 приме­няют сталебронзовые втулки, а на двигателях автомобилей «ГАЗель» — втулки из оловянистой бронзы.

Для смазывания поршневых пальцев в верхних головках и во втулках имеются специальные отверстия 6.

Сборка. Нижняя разъемная головка состоит из арки, выпол­ненной совместно со стержнем и съемной крышкой, которая со­единена с аркой болтами. Болты крепления крышек и гайки ша­тунных болтов изготовлены из легированной стали и термически обработаны. Гайки шатунных болтов затягиваются моментом силы 6,8...7,5 Нм (6,8...7,5 кг-м²/с²) и стопорятся герметиком «Уни-гер-9». В некоторых двигателях при отсутствии герметика приме­няется специальная штампованная гайка. У ЗИЛ-433100 крышка крепится к шатуну двумя болтами с гайкой, посадка стержня болта в шатуне плотная, в крышке — свободная. У всех двигателей ниж­ние головки шатунов обрабатываются в сборе с крышками и по­этому не взаимозаменяемы. Чтобы при сборке не перепутать крыш­ки и шатуны, на них клеймится номер цилиндра, в который они устанавливаются. При сборке эти номера должны быть располо­жены с одной стороны. Кроме того, углубления в крышке и арке стержня шатуна для фиксирующих выступов вкладышей также должны находиться с одной стороны.

У многих двигателей в теле шатуна у нижней головки имеется отверстие диаметром 1,5 мм, через которое в момент совпадения его с масляным каналом в шатунной шейке выбрасывается струя масла и смазывает зеркало цилиндров. Это отверстие должно быть направлено в правую сторону двигателя, т.е. в сторону, противо­положную распределительному валу.

Ширина нижних головок шатунов V-образных двигателей мень­ше, чем у однорядных двигателей, а диаметр больше. Это объясня­ется тем, что у V-образных двигателей на каждой шатунной шейке устанавливаются по два шатуна.

При сборке шатунов с поршнями двигателя ГАЗ-3307 необхо­димо соблюдать следующий порядок: шатуны левого ряда цилинд­ров устанавливать так, 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.

Роль подшипников в нижней головке шатуна выполняют вкла­дыши. Они изготавливаются из малоуглеродистой стальной лен­ты, покрытой тонким слоем антифрикционного сплава. У двига­телей «ГАЗель» антифрикционный слой состоит из высокооловянистого алюминиевого сплава, у двигателей «Волга» ГАЗ-31029, ЗИЛ-5301, ИЖ-2126 вкладыши сталеалюминиевые. Дизель ЗИЛ-433100 имеет трехслойные вкладыши с антифрикционным слоем из свинцовистой бронзы.

В дизеле ЯМЗ, имеющем боль­ший, чем диаметр цилиндра, размер ниж­ней головки шатуна, приходится приме­нять косой разъем нижней головки, так как при прямом разъеме монтаж шатуна через цилиндр при сборке двигателя становится невозможным.

Для обеспечения точной центровки крышки нижней головки относительно ша­туна в карбюраторных двигателях обычно применяют шатунные болты, имеющие точ­но обработанный направляющий поясок. В случае косого разъема шатунные бол­ты несколько разгружаются от растяже­ния, но в то же время подвергаются действию значительных срезающих уси­лий. Для разгрузки шатунных болтов при косом разъеме применяют фикса­цию крышек нижних головок с помощью ограничивающих буртов.

а —дизелей ЯМЗ; б и в—карбюраторных двигате­лей ЗМЗ-53-11, где даны поршни в сборе с шату­ном, устанавливаемые соответственно в первый, второй, третий и четвертый цилиндры левого блока и в пятый, "шестой, седьмой и восьмой цилиндры правого блока; /—стопорное кольцо; 2 —поршневой палец; 3 —маслосъемные кольца; 4 —компрессионные кольца; 5—камера сгорания в днище поршня; 6 —днище поршня; 7—головка; 8 —направляющая поршня; 9 —поршень; 10 —отверстие; //—стержень шатуна; 12 —вкладыш; 13 —замковая шайба; 14— длинный болт; 15 —короткий болт; 16 —крышка шатуна; 17 —втулка в головке шатуна; 18 —надпись на поршне; 19 —номер на шатуне; 20 —метка на крышке шатуна; 21 — шатунный болт; 22 —темпе­ратурные прорези

Чтобы предотвратить проворачивание вкладышей внутри ниж­них головок шатунов, на вкладышах выштамповываются усики 15, а на арке и крышке нижней головки шатуна прорезаются пазы 16, в которые входят усики вкладышей. При сборке пазы на крышках должны находиться против пазов арки шатуна.

Подвеска силового агрегата

В силовой агрегат входят двигатель, механизм сцепления и ко­робка передач. Современные двигатели имеют хорошую уравнове­шенность, но при работе все-таки возникают вибрации, которые передаются на раму автомобиля. При движении по неровным до­рогам и особенно при переезде канав и кюветов происходят пере­косы рамы, создающие напряжения в блоках цилиндров, которые могут привести к поломкам. Для предотвращения этого двигатели должны крепиться к раме не жестко, а на резиновых подушках. Двигатели могут крепиться к раме в трех, четырех и пяти точках.

Двигатель автомобиля ЗИЛ-433100 имеет переднюю и заднюю опоры. Передняя часть двигателя крепится четырьмя болтами к кронштейну 2 передней опоры. Горизонтальная полка кронштейна находится между нижней 1 и верхней 3 резинометаллическими подушками, которые крепятся к первой поперечине рамы автомобиля. Задних опор две. Они разборные с клиновым резиновым элементом. С обеих сторон двигатель четырьмя болта­ми прикреплен к задним кронштейнам 4. Резиновая подушка 8 со вставленным в нее башмаком 9 зажимается стяжным болтом меж­ду кронштейном опоры и крышкой 5. Стяжной болт вставлен во втулку 11. Между крышкой 5и кронштейном задней опоры /вло­жены регулировочные прокладки 6, компенсирующие усадку ре­зиновой подушки 8. Эти прокладки необходимо удалять через 50 000 км пробега автомобиля. Опорные кронштейны силового аг­регата и башмаки опор соединяются болтами с самостопорящими­ся гайками.

Двигатель автомобиля «Волга» ГАЗ-31029 крепится в трех точ­ках на резиновых подушках: две опоры расположены в передней части блока цилиндров по его сторонам, а третья опора располо­жена сзади, под передней частью удлинителя коробки передач.

Двигатель автомобиля ГАЗ-3307 прикреплен к раме в четырех точках, две из которых расположены в передней части блока ци­линдров, а две — сзади. Опорами сзади являются лапы картера маховика и сцепления.

Двигатели автомобилей ВАЗ-2110, -2111, -2112 крепятся в трех точках. Задней опорой является кронштейн, к которому при по­мощи болта через два ограничителя крепится подушка задней опоры к кузову автомобиля. На правом и левом лонжеронах закреплены кронштейны, к которым через резиновые подушки крепятся крон­штейны правой и левой опор двигателя.

Для подвески двигателя автомобиля ИЖ-2126 на блоке цилинд­ров закреплены узлы правой и левой подвески. Задняя опора дви­гателя крепится двумя болтами к съемной поперечине. Под опора­ми двигателя установлены резиновые подушки.

Подвеска двигателей автомобилей семейства «ГАЗель» состоит из двух кронштейнов двигателя, двух резиновых подушек, распо­ложенных по обеим сторонам в передней части двигателя, и зад­ней резиновой подушки под удлинителем коробки передач. Рези­новые подушки устанавливаются на поперечниках рамы.

Двигатели автомобилей ВАЗ-1111 и -11113 крепятся к подрам­нику кузова в трех точках. Сзади двигатель имеет кронштейн зад­ней опоры и саму заднюю опору. Для крепления левой стороны двигателя имеется кронштейн левой опоры и левая опора подвес­ки. Третьей точкой крепления является передняя опора подвески и кронштейн левой опоры. Снятие силового агрегата с автомобиля производится вместе с подрамником. При этом валы привода пе­редних колес отсоединяются от колес и снимаются вместе с сило­вым агрегатом. Под опоры двигателя укладывают резиновые по­душки.

Резиновые подушки, находящиеся под опорами, снижают удар­ные нагрузки на двигатель при движении автомобиля и уменьша­ют вибрацию рамы и кузова. Кроме того, опоры удерживают дви­гатель от продольного смещения при выключении сцепления, рез­ком разгоне или торможении автомобиля. Для этой же цели на многих двигателях имеются реактивные тяги, соединяющие дви­гатель с поперечной рамой.

Фирма Caterpillar использует сборные поршни. Головка поршня изготавливается из чугуна а юбка из алюминиевого сплава, две части поршня соединяются с помощью поршневого пальца.