сборка поршня двигателя 

сборка поршня двигателя

Поршневая группа двигателя – это сердце двигателя внутреннего сгорания и ключевой компонент силовой передачи. На нем лежит важная ответственность за преобразование высокой температуры и высокого давления газа, образующегося при сгорании топлива, в механическую энергию. Благодаря точной конструкции и сложным взаимодействиям он осуществляет переход от возвратно-поступательного движения к вращательному, обеспечивая постоянный поток энергии для всей системы двигателя. В этой статье мы подробно рассмотрим состав поршневого узла двигателя, функции каждой детали, а также их применение и развитие в современной двигательной технике.сборка поршня двигателя

Состав поршневого узла

Поршневой узел в основном состоит из поршней, поршневых колец, поршневых пальцев и шатунов. Эти детали работают вместе, обеспечивая эффективную и стабильную работу двигателя.

• Поршень: Поршень является основным компонентом поршневого узла, и его структура обычно делится на верхнюю часть поршня, головку поршня и юбку поршня. Верхняя часть поршня находится в непосредственном контакте с камерой сгорания и подвергается воздействию суровой среды высокой температуры и высокого давления, поэтому она обычно изготавливается из высокопрочных и жаростойких сплавов. Форма верхней части поршня тщательно продумана для оптимизации воздушного потока и эффективности сгорания топлива в камере сгорания. Головка поршня имеет 2-3 канавки для газовых колец и нижнюю канавку для маслосъемных колец. В нижней части канавки для маслосъемных колец просверлены небольшие радиальные отверстия, называемые отверстиями для возврата масла, которые используются для отвода излишков смазки от стенок цилиндра обратно в масляный картер. Юбка поршня и стенка цилиндра образуют скользящие фрикционные тиски, имеющие круглое отверстие для установки поршневого пальца, круглые отверстия на пружинной канавке для обеспечения плавности и герметичности поршня при возвратно-поступательном движении.
• Поршневое кольцо: Поршневое кольцо – это упругое металлическое кольцо, которое делится на два вида: газовое и масляное. Газовое кольцо используется для обеспечения уплотнения между поршнем и стенкой цилиндра, предотвращения утечки газа высокой температуры и высокого давления, и в то же время тепло от верхней части поршня передается на стенку цилиндра. Маслосъемное кольцо отвечает за удаление излишков масла со стенки цилиндра и равномерное покрытие стенки цилиндра маслом при движении поршня вверх, чтобы предотвратить вытекание масла в цилиндр для сгорания и уменьшить износ и сопротивление трению поршня, поршневого кольца и стенки цилиндра.
• Поршневой палец: поршневой палец обычно изготавливается из низкоуглеродистой стали или низкоуглеродистой легированной стали полый цилиндр, его роль заключается в подключении поршня и шатуна, поршень будет нести силу газа к шатуну.
• Шатун: шатун делится на малую головку шатуна, корпус шатуна и большую головку шатуна, состоящую из трех частей. Маленькая головка шатуна используется для установки поршневого пальца и соединения поршня. Тело шатуна имеет раздел «I» для улучшения жесткости на изгиб. Большой конец шатуна соединен с шатунной шейкой коленчатого вала через подшипник, который обычно изготавливается разъемного типа для удобства установки, и имеет масляный канал, ведущий к поршневому пальцу. Шатунный подшипник представляет собой разъемный тонкостенный подшипник скольжения, состоящий из стальной основы и слоя, снижающего трение, с масляными канавками на внутренней поверхности для хранения масла и обеспечения смазки.

Функция поршневого узла

Основная функция поршневого узла заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала и одновременном преобразовании давления газа, действующего на поршень, в крутящий момент, передаваемый коленчатым валом. Поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре. Когда поршень движется вверх, давление газов в камере сгорания увеличивается, толкает поршень вниз и передает усилие через поршневой палец на шатун, который приводит во вращение коленчатый вал, преобразуя таким образом тепловую энергию в механическую.

Уплотнительная роль поршневого кольца крайне важна для того, чтобы газы под высоким давлением в камере сгорания не просачивались в картер, и в то же время оно контролирует распределение смазочного масла на стенках цилиндра, предотвращая попадание излишнего масла в камеру сгорания и влияя на производительность двигателя и экономию топлива.

Компоненты поршня в современных двигателях

По мере развития технологий производства двигателей конструкция и выбор материалов для поршневых узлов постоянно совершенствуются и оптимизируются. Современные поршни обычно изготавливаются из высокопрочных и легких сплавов для снижения массы поршня и повышения механической эффективности. Для повышения износостойкости и снижения трения на юбках поршней используются специальные покрытия или материалы. Конструкции и материалы поршневых колец также были усовершенствованы для повышения эффективности уплотнения и долговечности.

На фоне усиления двигателя высота поршня постепенно укорачивается, диаметр поршня увеличивается, а высота сжатия укорачивается. Эти изменения не только уменьшают размер и вес двигателя, но и повышают жесткость корпуса и надежность всего двигателя. Уменьшено количество поршневых колец, но улучшены эксплуатационные характеристики: конструкция из одного компрессионного кольца и двух канавок для маслосъемных колец обеспечивает выполнение функций уплотнения газа и контроля масла.

Конструкция профиля поршня оказывает большое влияние на производительность и надежность двигателя. Современные профили поршней эволюционировали от первоначального многосегментного положительного цилиндрического до кольцевого многосегментного положительного конического и постепенного эллиптического конического, при этом форма юбки обычно бочкообразно-овальная для оптимизации смазки и снижения трения. Кроме того, в конструкции юбки поршня, как правило, используется тонкостенная и усиленная структура, что не только снижает вес, но и обеспечивает достаточную жесткость для предотвращения деформации.

Заключение

Являясь основным компонентом двигателя внутреннего сгорания, конструкция и функциональность поршневого узла напрямую связаны с производительностью и сроком службы двигателя. Благодаря постоянному совершенствованию материалов и производственных процессов, а также оптимизации конструкции, характеристики поршневых узлов постоянно улучшаются, чтобы соответствовать требованиям современных двигателей к высокой эффективности, надежности и экологическим стандартам. В будущем, с развитием науки и техники, мы можем ожидать появления более эффективных, экологичных и долговечных поршневых узлов, что придаст новый импульс развитию двигателестроения.