Для чего нужен поршневой палец: Поршневой палец

Содержание

Поршневой палец

Поршневой палец обеспечивает подвижность деталей поршневой группы

Двигатель

Поршневой палец — деталь, обеспечивающая подвижное соединение шатуна и поршня. Представляет собой деталь цилиндрической формы, отдаленно напоминающую палец.

Применение поршневого пальца

Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Соединение двух этих деталей не может быть жестким, так как и низ, и верх шатуна постоянно перемещаются. Цилиндрический палец позволяет верхней части шатуна «шататься» при перемещении поршня по вертикали.

Для монтажа плавающего пальца поршень, шатун и палец кипятят в горячей воде

Почему поршневой палец трудно облегчить?

Первостепенная задача конструкторов современных двигателей – увеличение мощности и, одновременно, снижение веса мотора. Для того, чтобы уменьшить вес всего агрегата, приходится облегчать детали любыми доступными способами.

Облегчить поршневой палец непросто, так как эта деталь постоянно испытывает серьезные нагрузки.  Легкие и прочные сплавы, которые можно использовать для производства поршневых пальцев, стоят дорого, и себестоимость изделия существенно увеличивается. В итоге, в большинстве современных двигателей применяются пальцы из легированной стали, такие же, как сто лет назад.

Зачем нужно отверстие в центре поршневого пальца?

Обычно в теле пальца есть сквозное отверстие отверстие в виде двух конусов  с вершинами в центре. Благодаря отверстию можно уменьшить вес детали, а конусная форма связана с распределением нагрузки по поверхности детали. Центр пальца нагружен значительно больше, и в этом месте толщина материала играет наиболее существенную роль. 

Способы осевой фиксации поршневого пальца

По способу крепления пальцы делятся на два вида: плавающие и фиксированные. В большинстве современных двигателей используются плавающие пальцы.  Плавающими они называются потому, между ним и отверстием в поршне и отверстием в головке шатуна есть зазор. Фиксация поршневого пальца в таком соединении обеспечивается установкой стопорных колец.

Цветные метки внутри отверстия пальцев некоторых автомобилей заменяют номер запчасти при подборе запчастей для капремонта двигателя

Плавающий палец

Плавающий палец может вращаться как внутри поршня, так и в головке шатуна. В конструкциях с плавающим пальцем в верхнюю головку шатуна впрессовывается бронзовая втулка, уменьшающая трение.

Так как шатун, поршень и палец изготовлены из различных материалов, зазоры в соединениях калиброваны в зависимости от свойств металлов. Например, при комнатной температуре, палец должен входить во втулку шатуна без люфта. В отверстие поршня (при комнатной температуре) палец  должен проходить с некоторым натягом.

Монтаж плавающего поршневого пальца

При монтаже или демонтаже поршня, его необходимо нагреть до температуры 65-85 °С (нагрев производят в воде). Когда же двигатель начнет работать, поршень разогревается, и зазор увеличивается, так как поршень и палец сделаны из разных материалов, расширяющихся по разному под воздействием высокой температуры.

Для монтажа фиксированного пальца шатун разогревают в печи до температуры более 200 градусов

Фиксированный палец

Фиксированным называется поршневой палец, не вращающийся ни в одном из соединяемых элементов. Фиксированные пальцы применяют в двигателях автомобилей семейства ВАЗ.

Монтаж фиксированного пальца

Монтаж  фиксированного пальца осуществляется путем нагрева шатуна до температуры 240 °С в печи. В России, где автомобили до сих пор нередко ремонтируют в домашних условиях, шатуны часто нагревают на бытовой электроплитке или с помощью паяльной лампы.

Шатун довольно  быстро остывает, и операцию по соединению поршневого пальца и шатуна необходимо выполнять очень быстро.

Для этого в раздвинутые предварительно губки тисков устанавливают вставки из мягкого металла (алюминий, медь и т.д.), и нагретый шатун быстро переносится к тискам и зажимается. Поршень устанавливается на место рукой.  Подготовленный палец, надетый на специальную оправку с направляющей, быстро проталкивается в отверстие поршня и проходит сквозь отверстие в раскаленном шатуне. Когда детали остывают, отверстие в шатуне зажимает палец. 

Подбор поршневого пальца

Если в двигателе применен плавающий палец, его подбирают по цветовой метке, нанесенной внутри днища поршня, или по заводскому номеру запчасти по каталогу. Поршни и поршневые пальцы делятся на размерные группы в зависимости от диаметра, об этом следует помнить при самостоятельной покупке деталей.

При подборе фиксированного пальца палец подбирается по отверстию в поршне по номеру группы, указанному на днище поршня.

Материал для изготовления поршневых пальцев

Для изготовления поршневых пальцев применяют в основном сталь  45ХА. После отливки деталь закаливают на 1-1.5 мм глубины. Твердость поверхности должна быть соответствовать определенным нормам. В моторах повышенной мощности применяют для изготовления пальцев применяют более прочные сорта легированной стали.

Клин поршня

Детали цилиндро-поршневой группы, одни из многих элементов мотора, постоянно подвергающихся довольно большой нагрузке, температуре и давлению. Однако, выход из строя клапанов не принесет такого количества затрат, как неожиданно отживший свое поршень.

Сильнее всего такая поломка ударит по кошельку в случае, если автомобиль оснащен современным двигателем, не предусматривающим возможность расточки или гильзования, ведь поломка поршня практически всегда ведет к выходу из строя самого цилиндра. Значит, владельцу придется или менять блок цилиндров, или искать «бэушный» двигатель. Каковы же причины выхода из строя поршня?

Поршень — это инструмент, с помощью которого происходит превращение тепловой энергии от сгораемого топлива в механическую энергию, позволяющую крутить коленвал, маховик и т.д.

Поэтому, кроме высокого давления, очевидно, что поршень подвергается воздействию высоких температур. Для того, чтобы поршень не заклинил при нагреве, предусматривается ряд конструктивных особенностей. Если смотреть на поршень сбоку, то выглядит он как бочонок, т.е. верхняя часть, подвергающаяся воздействию высоких температур уже чем нижняя, более холодная.

Кроме того, часто дно поршня обрабатывается специальным теплоизоляционным покрытием, а внутрення поверхность охлаждается моторным маслом.

Превышение максимально допустимой температуры поршня может стать для мотора фатальным. Расширяясь больше чем положено, между поршнем и стенкой цилиндра уменьшается зазор, в который должно поступать масло для предотвращения трения. На случай кратковременного перегрева на юбке поршня многие производители наносят специально покрытие, уменьшающее последствия трения без смазки, но в результате длительного или значительного превышения допустимой температуры не поможет даже оно. Как следствие, появляются задиры на стенках цилиндров и самих поршнях, или происходит полное заклинивание поршня в цилиндре.

По расположению задиров можно сделать выводы и о причинах, их вызвавших. Задиры, расположенные по всей поверхности поршня (см.фото выше) скорее всего стали следствием общего перегрева мотора.

Задиры, расположенные на этом фото, характерны для заклинившего поршневого пальца, особенно если сам палец стал цвета побежалости.

 

Сам поршневой палец необходим для соединения поршня с шатуном, толкающим коленчатый вал.

Заклинивший поршневой палец подвергается перегреву, нагревая при этом участки юбки поршня, находящиеся напротив него.

Если же задиры появляются на участке, где располагается верхнее компрессионное кольцо, это свидетельствует о перегреве головки поршня. Обычно такое расположение задиров называют «огневое кольцо» или «жаровой пояс». Огневое кольцо часто является результатом возникновения калильного зажигания или детонационного сгорания топлива. Вызывать калильное зажигание и детонационное сгорание могут: установка на автомобиль свечей с более высоким калильным числом, ошибка в регулировках угла опережения зажигания, неисправный датчик детонации, заправка автомобиля бензином с невысоким октановым числом, неправильная горючая смесь и т.д.

Дизельные двигатели с таким перегревом сталкиваются при неисправностях топливных форсунок.

Только в данном случае характер повреждений более локализованный. Куда льет неисправная форсунка, те области и подвержены перегреву. Такие перегревы обычно не ведут к появлению задиров, а характеризуются трещинами или оплавлением острых кромок камер сгорания, располагающихся в днище поршня.

Если владелец вовремя не обратил внимание на неисправность, поршень прогорает насквозь.

Также в дизельных двигателях часто встречаются сломанные межкольцевые перемычки или сами поршневые кольца. Причиной этого являются высокие нагрузки при сгорании топлива, появляющиеся из-за неправильного угла опережения впрыска, использования некачественного топлива, злоупотребления различными присадками, используемыми для лучшего запуска мотора в зимний период.

В случае отсутствия дополнительных нагрузок на поршни, степень их износа обычно определяется состоянием пазов для поршневых колец.

Если же посмотреть на цифры статистики, то самая частая поломка поршней связана вовсе не с перегревом или износом, а с встречей поршня с клапанами при обрыве или перескакивании через зубья ремня или цепи ГРМ.

Эта фотография поршня, который не только оплавился от переливающей форсунки, но и столкнулся с остатками разрушенной свечи накаливания.

Нельзя забывать и о неизменных напарниках поршня – поршневых кольцах. Повышенной износ поршневых колец ведет к снижению компрессии в цилиндре, повышенному расходу масла и попаданию отработанных газов в картер.

Кроме износа поршевые кольца могут закоксовываться из-за использования некачественного моторного масла, что мешает им выполнять свою функцию.

Встречаются и более экзотические ситуации, когда страдает поршневая система. Например, механические повреждения от керамической крошки, попавшей из катализатора, какие-либо части сломавшейся дроссельной заслонки… Из этого всего видно, что способов выхода из строя у поршня хватает. И, пожалуй, самый эффективный способ продлить жизнь поршневой системы, это следить за механизмами, обеспечивающими штатную работу мотора, т.к. даже мелкая неисправность может быстро и надолго превратить автолюбителя в пешехода.

 

Что такое поршневой палец? Типы, детали, функции, смещение штифта [PDF]

Из этой статьи вы узнаете  , что такое поршневой палец?  Его  конструкция, работа, методы проектирования, общие требования и прочность  поясняются диаграммами .

Кроме того, вы также можете  загрузить PDF-файл  этой статьи в конце.

Что такое поршневой палец или поршневой палец?

В двигателе внутреннего сгорания поршневой палец помогает соединить поршень с шатуном и обеспечивает опору шатуна для поворота, когда поршень должен двигаться. Или проще говоря, поршневой палец является связующим звеном между поршнем и шатуном.

Изображение: IndiaMart

В большинстве двигателей, включая паровые двигатели, большие стационарные и/или судовые двигатели, этот штифт расположен в скользящей траверсе, которая обычно соединяется с поршнем через шток.

Этот штифт представляет собой кованый небольшой полый стержень, обычно изготавливаемый из высокопрочного стального сплава. Конструкция штифта является сложной задачей, особенно в случае небольших высокооборотных автомобильных двигателей. Давайте узнаем работу поршневого пальца.

Конструкция

Выглядит почти так же, как простой цилиндрический вал, который может быть сплошным или полым. Концы этого штифта имеют фаску. Этот палец удерживается в поршне циркулярной пилой, при этом с середины его окружает малокалиберный конец шатуна.

Как правило, он изготовлен из специальной закаленной стали и может выдерживать сдвигающие нагрузки за счет передачи усилия от поршня к шатуну. Что ж, у него очень тонкие допуски на диаметр для идеальной посадки в отверстии поршня.

Читайте также: Что такое коленчатый вал и как он работает?

Рабочий

Поршневой палец (поршневой палец) обеспечивает плавное соединение шатуна двигателя с поршнем. Штифт может подвергаться высоким нагрузкам при знакопеременных нагрузках из-за колебательного движения поршня, взаимодействия газов и сил инерции.

Изображение: Википедия

В бензиновом двигателе вращательное движение шатуна относительно поршня должно быть уравновешено в местах расположения подшипников пальца, бобышки пальца и отверстия с малой головкой. Из-за небольшой относительной скорости состояние смазки здесь плохое.

В бензиновых двигателях средней удельной мощности штифт фиксируется с усадкой в ​​расточке малого торца. Это позволяет сэкономить за счет устранения окружности штифта и расточки втулки на коротком конце.

В то время как в дизельных двигателях этот штифт «плавает» в меньшем концевом отверстии. Его необходимо зафиксировать стопорным кольцом поршневого пальца, чтобы предотвратить боковое движение поршневого пальца.

Типы поршневых пальцев

В основном они разработаны в трех конфигурациях:

  1. Стационарные
  2. Полуплавающие
  3. Полностью плавающие

#1 Стационарный тип

Неподвижный штифт крепится к поршню на бобышке , и шатун скользит по пальцу. Поскольку все движения выполняются шатуном, при таком типе установки может происходить неравномерный износ контактных поверхностей. В связи с этим использование этого типа штифта не характерно для дизельных двигателей.

#2 Полуплавающий тип

В этом типе штифт обычно фиксируется относительно поршня посредством посадки с натягом с помощью цапфы. Эти штифты прикреплены к середине шатуна, и, таким образом, подшипник на коротком конце шатуна действует как отдельный подшипник. В этом пальце для опорной поверхности требуется только подшипник на коротком конце.

Если это требуется, это обеспечивается либо гальванопокрытием короткой концевой шейки подходящим металлом, либо подшипником скольжения в короткой концевой проушине, в котором натяг подходит к отверстию малых концов. При капитальном ремонте обычно можно заменить эту опорную втулку, если она сильно изношена.

В обратном исполнении, когда вместо поршня к шатуну крепится палец. Вместо этого он выполнен с использованием посадки с натягом с коротким концом I, поэтому штифт в поршне действует как подшипник скольжения.

Они сложны в изготовлении и обслуживании, поскольку две опорные поверхности или вставные втулки усложняют конструкцию. Кроме того, штифт должен быть установлен правильно, чтобы ушко на коротком конце было в центре.

#3 Полностью плавающий тип

В этой конструкции между проушиной короткого конца и поршневым пальцем и цапфой в поршне создается опорная поверхность. Эти типы штифтов обычно фиксируются стопорными кольцами. В этом случае посадка с натягом не используется, и штифт полностью плавает на опорных поверхностях.

Средняя скорость каждых трех подшипников делится, и нагрузка передается на подшипник, длина которого обычно примерно в три раза превышает длину полуплавающей конструкции с посадкой с натягом на поршне. Из трех типов штифтов наиболее распространенным является полностью плавающий штифт.

Читайте также: Что делает распределительный вал? Детали и функции [PDF]

Что такое смещение поршневого пальца?

Это поршневой палец, который немного смещен с одной стороны поршня, т. е. не должен находиться в центре поршня. Чтобы понять, почему это происходит, давайте рассмотрим эти два случая:

  1. Когда штифт находится в центре поршня, поршень достигает ВМТ или НМТ. В этом положении стержень движется прямо вверх и вниз, оказывая на стержень большую нагрузку. Кривошип должен пройти мимо ВМТ или НМТ, чтобы поршень снова начал движение. Эти стержни обеспечивают большую мощность и обороты двигателя.
  2. В случае смещенного пальца поршневой палец слегка смещен в одну сторону от поршня, поэтому шток не перемещается прямо вверх и вниз, когда поршень находится в ВМТ или НМТ. Это позволяет кривошипу вращаться с меньшим сопротивлением, увеличивая мощность и скорость двигателя.

Наличие смещенного штифта снижает натяжение, когда шток достигает ВМТ или НМТ. Шток не должен ударять поршень вверх, а затем вниз. Стержень движется больше по дуге.

Требования к поршневому пальцу

Палец должен соответствовать следующим требованиям:

  1. Палец должен иметь достаточную прочность и гибкость, чтобы выдерживать нагрузку без повреждений.
  2. Требует высокой твердости поверхности для достижения оптимальной износостойкости.
  3. Эти штифты должны иметь высокое качество поверхности и точность размеров для оптимальной подгонки к их скользящим частям, поршню и шатуну.
  4. Чтобы свести силы инерции к минимуму, эти штифты должны иметь малый вес,
  5. Жесткость штифта должна соответствовать конструкции поршня, чтобы избежать перегрузки поршня.
  6. Несмотря на вышеизложенное, конструкция штифта должна быть максимально простой и, следовательно, экономичной.

Прочность поршневого пальца

Под действием газовых и инерционных сил при работе на поверхность пальца действуют сжимающие и растягивающие нагрузки. Поэтому распределение которых определяется деформацией отверстий под поршневые пальцы, поршневых пальцев и отверстия короткого конца, вызванной силами.

В результате распределения давления на штифт могут воздействовать высокие изгибающие, эллиптические и сдвигающие силы. К этому добавляется скручивающая нагрузка, вызванная движением наклона шатуна.

Однако им пренебрегают из-за ограниченной доли от общей нагрузки. С другой стороны, требуется, чтобы штифт был максимально жестким и легким.

Заворачивание

Как я уже говорил, поршневой палец — это небольшая деталь, используемая для соединения поршня с шатуном в двигателе внутреннего сгорания и обеспечивающая подшипник для поворота шатуна при движении поршня.


Итак, пока я надеюсь, что вы узнали об этой статье. Если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения по поводу этой статьи, не стесняйтесь задавать их в комментариях. Если вам была полезна эта статья, поделитесь ею с друзьями.

Хотите получать бесплатные PDF-файлы на свой почтовый ящик? Тогда подпишитесь на нашу рассылку.

Введите адрес электронной почты…

Скачать PDF этой статьи:

Скачать PDF

Вы можете прочитать больше в нашем блоге:

  1. Какие существуют типы поршневых колец? Их функции [PDF]
  2. Какова функция распределителя в системе зажигания?
  3. Как работает карданный шарнир в автомобиле? Типы, детали и преимущества

Внешние ссылки:

  1. https://en. wikipedia.org/wiki/Gudgeon_pin
  2. https://link.springer.com/chapter/

Поршневой палец (поршневой палец) ) — Типы, работа, функции, схема

Что такое поршневой палец (поршневой палец)?

Поршневой палец , также известный как поршневой палец , является важным компонентом двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Он устанавливает связь между шатуном и поршнем . Поршневые пальцы также используются с шатунами, колесами и кривошипами.

Содержание

Этот штифт расположен в скользящей траверсе, которая обычно соединяется с поршнем через шток в большинстве двигателей, включая паровые двигатели, большие стационарные и/или морские двигатели.

Этот штифт представляет собой кованый небольшой полый стержень, обычно изготавливаемый из высокопрочного стального сплава. Конструкция штифта сложна, особенно в случае небольших высокооборотных автомобильных двигателей. Давайте посмотрим, как работает поршневой палец.

Поршневой палец изготовлен из ( материалы )

Поршневой палец изготовлен из стали с твердой полированной поверхностью подшипника. Его можно прикрепить к юбке или свободно перемещать и вращать, чтобы ограничить осевое перемещение.

Смазка поршневого пальца

Одинарная втулка подшипника скольжения вставляется в проушину на конце шатуна. Во время такта всасывания четырехтактного цикла нагрузка на поршень меняется на противоположную, что позволяет маслу распространяться по нижней поверхности подшипника.

Подача масла в двигатель производится снизу посредством маслоотверстий в коленчатом валу и таким образом через шатун.

В основании этого шатуна может быть установлен обратный клапан для предотвращения обратного потока масла под действием силы тяжести в нижней части каждого хода.

Где находится поршневой палец?

Может быть установлен на юбке поршня и свободно перемещаться и вращаться для ограничения осевого перемещения.

Поршневой палец должен располагаться относительно поршня так, чтобы он не терся о цилиндр и не повреждал его.

Функции поршневого пальца

Поршневой палец (поршневой палец или поршневой палец) соединяет поршень с шатуном и служит в качестве подшипника для поворота шатуна при движении поршня.

Просто используется для соединения поршня с шатуном.

В) Какова функция поршневого пальца?

а) Для соединения поршня с коленчатым валом
б) Для соединения поршня с головкой поршня
в) Для соединения кулачка с поршнем
d) Для соединения поршня с шатуном

Ответ: d
Объяснение: Основной функцией поршневого пальца является соединение поршня с шатуном. Поршневой палец также называют поршневым пальцем или поршневым пальцем.

Конструкции поршневого пальца

Конструкция поршневого пальца обычно представляет собой кованый короткий полый или цельный стержень из высокопрочного и твердого стального сплава, который может быть физически отделен как от шатуна, так и от поршня или крейцкопфа.

Концы этого штифта скошены. Этот штифт удерживается на месте в поршне циркулярной пилой и окружается посередине концом шатуна с малым отверстием.

Сконструировать поршневой палец довольно сложно. Используемое устройство должно быть небольшим и легким, чтобы не увеличивать лишний вес автомобиля, а также обеспечивать удобную посадку в часто тесных помещениях моторного отсека.

Он также должен быть прочным и изготовлен из металла, способного выдерживать большие нагрузки. Однако некоторые производители используют редкие металлы для производства поршневых пальцев, в то время как другие полагаются на обычную нержавеющую сталь, которая выковывается в тщательно контролируемых условиях.

Поршневой палец обычно устанавливается в полуплавающем или полностью плавающем исполнении, в зависимости от конструкции двигателя. Обнаружено, что он действует как подшипник для шатуна, обеспечивая вращательное движение при работающем двигателе. Специализированные версии создаются для таких применений, как автомобильные гонки, где компоненты двигателя должны быть особенно прочными из-за высокой производительности двигателя, что предъявляет некоторые уникальные требования.

При проверке двигателей, которая включает в себя замену масла, настройку и различные другие плановые визиты к механику, обнаруживаются очевидные признаки износа компонентов двигателя. Если проблема обнаружена в одном из компонентов, например, в поршневом пальце, его легко заменить. Это также может указывать на наличие основной проблемы с двигателем, которую необходимо решить должным образом.

Очень важно серьезно относиться к проблемам с двигателем, потому что их игнорирование может привести к катастрофическим отказам компонентов или самого двигателя. Отмечается, что ремонт довольно дорог, но также отмечается, что устранить проблему дешевле, чем ждать, пока что-то еще сломается и понесет двойные расходы.

Работа поршневого пальца

Разработка двигателя шла довольно быстро, и его характеристики значительно улучшились, что привело к высокому спросу на детали двигателя. Важные части двигателя, такие как поршень, обеспечивают циклическое давление газа и силы инерции при работе. Тем не менее, рабочие условия могут быть причиной усталостного повреждения поршня, такого как трещина седла в поршневом пальце.

Предыдущие исследования показывают, что наибольшее напряжение приходится на верхнюю часть седла поршневого пальца, где концентрация напряжения является одной из основных причин усталостного разрушения. По этой причине усложнилась рабочая среда поршня; с одной стороны, ВЭД поршня усложнился.

Поршневой палец служит вращающейся парой между малой головкой шатуна и поршнем. Это также может привести к повороту относительно шатуна, отверстия поршня или того и другого. Поршневой палец должен иметь скользящую посадку с обоими, чтобы вызвать заедание. Кроме того, поскольку поршневой палец представляет собой полый или цельный стальной цилиндр, длина которого примерно в пять раз больше его внешнего диаметра, и он подвергается только поперечной нагрузке от шатуна, он не должен подвергаться напряжению, выходящему за предел его несущей способности.

Поршневой палец также используется для соединения поршня и шатунов в двигателе внутреннего сгорания, где поршневой палец передает давление газа на шатуны. Трущаяся пара состоит из поршневого пальца и бобышки поршневого пальца, и перед изгибом поршневого пальца к трущейся паре подается давление газа через поршневой палец и бобышку поршневого пальца.

Типы поршневого пальца

Варианты конструкции поршневого пальца

Поршневой палец обычно поставляется в двух вариантах конструкции. Конструкция поршневого пальца определяется технологичностью и технической эффективностью.

  1. Канцелярские товары
  2. Полуплавающие
  3. Полностью плавающие

 

Неподвижный штифт крепится к поршню на бобышке, а шатун скользит по штифту. Поскольку все движения выполняются шатуном, при таком типе установки может происходить неравномерный износ контактных поверхностей. В связи с этим использование этого типа штифта не характерно для дизельных двигателей.

2. Полуплавающий штифт

Полуплавающий штифт в основном крепится к поршню за счет натяга, который входит в шейку поршня. Шатун, который включает малый концевой подшипник, действует как единственный подшипник в этой конфигурации, тогда как малый концевой подшипник в этой конфигурации требует только опорной поверхности.

Это достигается с помощью таких процессов, как гальваническое покрытие, при котором шейка малого концевого подшипника гальванически покрывается подходящим металлом, или путем вставки подшипника скольжения или игольчатого подшипника в проушину малого конца, которая снабжена посадкой с натягом с отверстие малого конца. Обычной практикой является замена втулки подшипника, если она сильно изношена.

Кроме этой конфигурации, существует обратная конфигурация, в которой поршневой палец крепится к шатуну, а не к поршню, что реализуется за счет использования натяга, установленного с малой концевой проушиной вместо цапф поршневого пальца в поршне , который работает как подшипник. Было обнаружено, что такая конструкция довольно сложна в изготовлении и обслуживании, поскольку как опорные поверхности, так и вставленные втулки усложняют конструкцию.

Кроме того, штифт должен быть точно установлен таким образом, чтобы маленькое концевое ушко находилось в центре. Из-за условий теплового расширения такая компоновка была более популярна для одноцилиндровых двигателей, чем для многоцилиндровых двигателей с длинными блоками цилиндров и картерами, пока более популярной не стала точная конструкция.

3. Полностью плавающий

Конфигурация с полностью плавающим пальцем включает опорную поверхность, которая создается в проушине малого конца поршневого пальца и цапфе в поршне. Т-образные стопорные кольца обычно используются для фиксации поршневых пальцев. Такого натяга не обнаружено, что подходит в любом случае, а штифт плавает по всем опорным поверхностям.

Поршневой палец, также известный как поршневой палец, является важным компонентом двигателя внутреннего сгорания. Он отвечает за соединение шатуна и поршня. Поршневые пальцы также сопровождаются шатуном и колесами или кривошипами. Термин поршневой штифт возник в Соединенном Королевстве, тогда как в США и Канаде он был известен как наручный штифт. Различные производители выпускают поршневые пальцы для замены изношенных пальцев.

Компоненты двигателя включают короткую трубу из кованой стали. В течение всего рабочего состояния двигателя на поршневой палец действует большое усилие. Обнаружено, что он должен успешно выдерживать тысячи выстрелов поршня за очень короткий промежуток времени. Устройство подвергается срезающим и изгибающим усилиям от шатуна, а также воздействию чрезвычайно высоких условий внутри двигателя.

1. Поршневой палец с полуплавающим стяжным болтом и зажимом на маленьком конце

Это метод крепления стержня к пальцу, при котором центральная часть пальца имеет полностью или частично сформированную кольцевую канавку. Когда маленький конец шатуна выровнен по центру этой канавки, движение происходит внутри поршневого пальца и бобышек поршня. Этот метод позволяет использовать узкую головку, что увеличивает ширину трущихся поверхностей внутри поршня и бобышки поршневого пальца.

2. Полуплавающий поршневой палец с принудительной посадкой и зажимом на маленьком конце

Эта конструкция включает малый конец шатуна, поверхности которого отполированы наждачной бумагой и равномерно нагреты кислородно-ацетиленовой горелкой при температуре от 503 до 593°С. K, пока вокруг глаза не появится цветовая разница от бледно-соломенного до темно-синего оксида. После этого поршневой палец продавливается через оба поршня, а проушина с малым концом центрируется. Маленький конец охлаждает усадку над штифтом, сохраняя при этом относительное трение внутри штифта и бобышек поршня.

 

3. Полуплавающий поршневой палец с зажимом поршневой втулки

Поршневой палец зажимается на одной из бобышек поршня, а конец малого шатуна выравнивается с натягом из фосфористой бронзы подшипник скольжения. Эта втулка помогает установить поршневой палец и, таким образом, обеспечивает для него поверхность с низким коэффициентом трения.

Во избежание срыва резьбы в относительно мягком сплаве будьте осторожны при затягивании конического стопорного болта. Когда несущие свойства материала поршня не подходят для непрерывного колебательного трения или не подходят для работы в тяжелых условиях, используется этот метод.

4. Полностью плавающие торцевые накладки поршневых пальцев

Рекомендуется, чтобы цилиндр не касался поршневых пальцев напрямую, чтобы очень твердые внешние края поршневых пальцев не царапали стенки, как только они будут разрешены. плавать в своих поршневых бобышках.

Существуют различные методы предотвращения задиров, такие как сферические торцевые накладки из алюминия, латуни или бронзы, которые действуют как буфер между стенками и штифтом. Пока эти операции продолжаются, поршневой палец свободно вращается на обоих концах поршня, что имеет тенденцию улучшать смазку.

5. Полностью плавающий поршневой палец со стопорным кольцом

Этот поршневой палец состоит из полностью плавающих поршневых пальцев, которые обеспечивают опорную поверхность для отверстий бобышки поршня, а также для бронзовой втулки с малым концом. В двигателях наблюдаются большие поворотные угловые перемещения и большие осевые нагрузки на юбку поршня.

Двойное поворотное действие полностью плавающего пальца снижает склонность поршневого пальца к скольжению из стороны в сторону в тяжелых условиях. Зажимы прочно закреплены во внутренних кольцевых канавках, образованных вблизи внешнего конца каждого отверстия под поршневой палец.

Что такое смещение поршневого пальца?

Это поршневой палец, который немного смещен с одной стороны поршня и не должен находиться в центре поршня. Рассмотрим следующие два примера, чтобы лучше понять, почему это происходит:

Когда штифт находится в центре поршня, поршень достиг ВМТ или НМТ. В этом положении стержень движется прямо вверх и вниз, оказывая на него большую нагрузку. Чтобы поршень снова начал двигаться, кривошип должен пройти мимо ВМТ или НМТ. Эти стержни генерируют значительную мощность и обороты двигателя.

При использовании смещенного пальца поршневой палец слегка смещен в одну сторону от поршня, что предотвращает прямолинейное движение штока вверх и вниз, когда поршень находится в ВМТ или НМТ. Это позволяет кривошипу вращаться с меньшим сопротивлением, придавая двигателю большую мощность и скорость.

Когда шток достигает ВМТ или НМТ, смещенный штифт снимает напряжение. Шток не должен ударять поршень как вверх, так и вниз. Стержень движется более дугообразным движением.

Требования к поршневому пальцу

Штифт должен отвечать следующим требованиям:

  1. Штифт должен быть достаточно прочным и гибким, чтобы выдерживать нагрузку без повреждений.
  2. Для достижения оптимальной износостойкости требуется высокая твердость поверхности.
  3. Для оптимальной подгонки скользящих частей, поршня и шатуна эти пальцы должны иметь высокое качество поверхности и точность размеров.
  4. Чтобы свести силы инерции к минимуму, эти штифты должны быть легкими.
  5. Жесткость штифта должна соответствовать конструкции поршня во избежание перегрузки поршня.
  6. Независимо от того, что сказано выше, конструкция штифта должна быть максимально простой и, следовательно, экономичной.

Прочность поршневого пальца

На поверхность пальца действуют сжимающие и растягивающие нагрузки за счет воздействия газов и сил инерции при работе. В результате, распределение которых определяется деформацией отверстий под поршневые пальцы, поршневых пальцев и расточки короткого конца, вызванной силами.

В результате распределения давления на штифт могут воздействовать высокие изгибающие, эллиптические и сдвигающие усилия. Это усугубляется скручивающей нагрузкой, вызванной движением наклона шатуна.

Однако им пренебрегают из-за ограниченной доли от общей нагрузки. С другой стороны, штифт должен быть максимально жестким и легким.

Напряжения и деформации, испытываемые поршневым пальцем

Поршневой палец подвергается большим деформациям и нагрузкам, особенно в поршневых компрессорах, используемых в пневматической тормозной системе. масла и при масляном голодании.

Как аналитический подход, так и простая теория изгиба балок используются в широко используемом методе конечных элементов. Подчеркнута неадекватность лучевого подхода. Результаты, полученные ими обоими, точно сравниваются. Тщательно исследуется важность зазора в отверстии поршня и малой головке шатуна, а также эффективность смазки. Фактор безопасности, связанный с конструкцией поршневого пальца, также тщательно изучается.