Назначение, конструкция и материал поршневых пальцев

Поршневой палец соединяет поршень с верхней головкой шатуна (рис.1).

Поршневой палец служит осью в шарнирном соединении поршня с шатуном и воспринимает, поэтому все передающиеся между ними силовые нагрузки. В четырехтактных двигателях силовые нагрузки на поршневой палец резко изменяются как по величине, так и по направлению, а в двухтактных - только по величине. Однако в обоих случаях поршневые пальцы испытывают ударный характер нагрузки и работают в условиях ограниченной смазки.

а) «стакан» в «стакане» б) поперечный разрез

Рисунок 1 - Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания

1 - головка цилиндра; 2 - цилиндр; 3 - поршень; 4 - поршневые кольца; 5 - поршневой палец;

6 - шатун; 7 - коленчатый вал; 8 - маховик; 9 - кривошип; 10 - распределительный вал;

11 - кулачок распределительного вала; 12 - рычаг; 13 - клапан; 14 - свеча зажигания

В кривошипном механизме быстроходных двигателей поршневые пальцы должны иметь, возможно, меньшую массу, а по конструктивным соображениям их выполняют с ограниченным поперечным сечением и малыми опорными поверхностями. Это порождает большие напряжения и значительные удельные давления на опорных поверхностях рассматриваемого шарнирного соединения, поэтому поршневой палец должен обладать высокой износостойкостью и одновременно хорошо противостоять действию ударных нагрузок при общей ограниченной массе.

Чтобы удовлетворить этим жестким требованиям, поршневые пальцы изготовляют в виде полого цилиндра с небольшой толщиной стенок одинакового или переменного (при необходимости) сечения по оси (рис. 2) и подвергают их соответствующей термической обработке.

Поршневой палец должен быть прочным, легким и износостойким, так как во время работы подвергается трению и большим механическим нагрузкам, переменным по величине и направлению. Пальцы изготовляют из высококачественной стали в виде пустотелых трубок. Для повышения надежности наружную поверхность пальца цементируют или закаливают, а затем шлифуют и полируют. Материалом для поршневых пальцев служат углеродистые стали марок 15, 20 или 45, а в особенно напряженных двигателях применяют хромистые - 20Х, 40Х, 12ХНЗА и другие легированные стали.

Рисунок 2 - Поршневые пальцы

Пальцы, изготовленные из малоуглеродистых сталей, содержащих до 0,2% углерода, цементируют, т. е. науглероживают поверхностный их слой, и подвергают закаливанию. Пальцы из среднеуглеродистых сталей закаливают, нагревая их поверхностный слой токами высокой частоты. Толщина закаленного слоя составляет 1…1,5 мм, а твердость HRC 55…62.

После такой термической обработки материал пальца с внутренней стороны стенок сохраняет свои вязкие свойства и хорошо сопротивляется ударным нагрузкам, а наружный закаленный слой их приобретает повышенную износостойкость. Пальцы тщательно шлифуют и полируют, с тем, чтобы на рабочей поверхности не оставалось каких-либо рисок или следов обработки, вызывающих концентрацию опасных для прочности местных напряжений.

Чтобы в процессе работы поршневые пальцы не выходили из отверстий бобышек и не могли повредить зеркало цилиндра, их фиксируют в строго заданном положении относительно шатуна или поршня.

В бобышках поршня палец укреплен стопорными кольцами, удерживающими его от осевого смещения. Такой палец называют плавающим, так как он при работе двигателя может повертываться в верхней головке шатуна и бобышках поршня. Плавающие поршневые пальцы равномернее изнашиваются и поэтому долговечнее.

У работающего двигателя поршень из алюминиевого сплава расширяется больше, чем стальной палец, поэтому возможен его стук в бобышках поршня. Для устранения этого явления поршень перед сборкой с шатуном нагревают до 70-80° С, а затем в поршень и шатун вставляют палец. Когда поршень остынет, палец в бобышках окажется закрепленным неподвижно, а верхняя головка шатуна будет иметь угловое смещение относительно неподвижного пальца.

При работе двигателя поршень нагревается и палец получает возможность повертываться вокруг своей оси. Применяют пальцы, запрессованные в верхние головки шатунов (двигатели автомобилей «Жигули»), Такие пальцы могут повертываться только в бобышках поршня.

Популярные материалы:

Общая характеристика технологических процессов работы судов, портов
Понятие и классификация технологических процессов. Под технологическим процессом понимается совокупность способов и средств, наилучшим образом обеспечивающих данных конкретных условиях выполнение определенных производственных функций. Сущ ...

Размещение и расчет механизированного пункта текущего ремонта вагонов
Механизированный пункт текущего ремонта вагонов размещен на крайних внутренних путях сортировочных парков. Для МПРВ выделены два пути. Количество позиций для круглосуточной работы, пп, вычисляется по формуле , (26) где tв - норма прост ...

Определение отчислений на социальные нужды
В соответствие с российским законодательством предприниматели (юр. лица) производят отчисления в государственные социально-внебюджетные фонды. Ставка страховых взносов, составляет 30%. От начислений заработной платы работников. Из них в п ...