1. Великі і маленькі хитрощі при монтажі поршнів і шатунів в двигун Коли приходить час збирати двигун,...
2. Наскрізні отвори у верхній і нижній головках шатуна
3. «Замки» шатунних вкладишів
4. зсув шатуна
5. Чи потрібно в двигунах з обертанням проти годинникової стрілки встановлювати поршні в «зворотний» сторону?...
6. Конструкція спідниці поршня
7. Навантажена сторона спідниці поршня
8. Ненавантажена сторона спідниці поршня
9. зсув пальця
10. висновок

Великі і маленькі хитрощі при монтажі поршнів і шатунів в двигун

Коли приходить час збирати двигун, особливо V-подібний, правильна взаємна установка поршнів і шатунів, а також по відношенню до блоку циліндрів і колінчастого валу, може поставити в глухий кут багатьох мотористів. Цією статтею ми постараємося їм допомогти.

Як правильно встановлювати поршні на шатуни?

Якщо ви збираєте V-подібної двигун, то слід мати на увазі: якщо нижня головка шатуна має з одного боку більш широку фаску, то вона повинна бути звернена до галтелі (заокругленню) шатунной шийки колінчастого вала.

Якщо ж шатуни призначені для використання з колінчастим валом, без чітко виражених галтелів, то вони можуть бути і без несиметричних фасок. Тоді орієнтація шатуна може визначатися по положенню «замків» вкладишів: звернених назовні блоку або всередину (в сторону распредвала - якщо він знаходиться в розвалі блоку циліндрів).

Наприклад, «замки» вкладишів SBC і BBC повинні бути звернені назовні. У інших вкладишів «замки» можуть бути спрямовані всередину. На роботу власне вкладишів розташування «замків» не робить ніякого впливу. Треба лише правильно орієнтувати шатун.

Якщо ж на нижній головці шатуна відсутні фаски з обох сторін, то вкладиш повинен бути зміщений від галтелі шатунной шийки, щоб його край не потрапив на закруглення.

Наскрізні отвори у верхній і нижній головках шатуна

Часто шатун має на нижній головці наскрізний отвір, яке потрібно для змащення стінки циліндра. Ці отвори призначені не для змазування розподільного вала, як вважають деякі.

Буває, що отвір розташований лише з одного боку нижньої головки шатуна. Подібні шатуни треба встановлювати так, щоб отвір в нижній головці було звернуто в сторону розподільного вала (в сторону розвалу блоку циліндрів).

Отвір у верхній голівці шатуна (будь воно зверху або під збоку - кутом) служить для змащування поршневого пальця. Тому його орієнтація в двигуні ролі не грає.

«Замки» шатунних вкладишів

«Замки» (фіксуючі виступи) на вкладишах і відповідні пази на нижній головці шатуна і його кришки потрібні лише для правильного позиціонування вкладишів. Від «провороту» вкладишів вони не рятують, оскільки вкладиші в своїй «ліжку» фіксуються за рахунок натягу, що виникає при правильній затягуванні кріпильних болтів кришки нижньої головки.

«Правильні» вкладиші, при належному монтажі, злегка виступають за лінію роз'єму нижньої головки. Тому, після затягування болтів, вони надійно фіксуються в «ліжку».

Останнім часом у багатьох двигунах використовують «беззамкових» вкладиші (прикладом можуть служити двигуни Chrysler 3.7L і 4.7L). За рахунок усунення операцій по механічній обробці пазів в шатуне і його кришці, а також «замків» на самих вкладках знижуються витрати на їх виготовлення. При монтажі подібних вкладишів їх треба ставити строго посередині нижньої головки шатуна.

Мал. 1 Якщо в V-образному двигуні на одну шатунную шийку колінчастого вала монтують два шатуна, то сторона нижньої головки шатуна з більш вузькою фаскою повинна бути звернена до сусіднього шатуну ...

Мал. 2 ... в цьому випадку більша фаска на нижній головці шатуна звернена в сторону галтелі шатунной шийки колінчастого вала.

Мал. 3 Фіксуючий виступ ( «замок») на вкладиші і відповідний йому паз в нижній головці шатуна потрібні тільки для того, щоб правильно встановити вкладиші в шатуне. «Замки» ніколи не втримають вкладиші від провертання в шатуне, якщо при складанні були допущені які-небудь порушення. Наприклад: болти нижньої головки шатуна не затягнуті як слід або отвір в нижній головці втратило свою форму.

Мал. 4 Вкладиші фіксуються в шатуне тільки за рахунок радіального зусилля, яке виникає від натягу встановлених вкладишів, коли кріпильні болти нижньої головки затягнуті належним моментом. Щоб отримати необхідний натяг вкладиш зроблений трохи довше свого посадкового місця. Тому, коли ви «від руки» встановіть вкладиш в «ліжко», він буде трохи виступати над площиною роз'єму. Так і повинно бути - ні в якому разі не треба підпилювати або підрізати кінці вкладишів!

Crush Height Each Half Bearing - виступання вкладишів над площиною роз'єму
Bearing - вкладиш
Cap - кришка нижньої головки шатуна
Radial Pressure - радіальне зусилля

Мал. 5 Вимірювати максимальний діаметр поршня треба в строго визначеному місці, оскільки спідниця поршня має «бочкоподібний» профіль і результати вимірювань, по висоті поршня, будуть істотно відрізнятися.

Мал. 6 Наскрізний отвір на бічній поверхні ВГШ (верхньої головки шатуна) (верхнє фото) може вказувати на пресову посадку пальця в шатуне. На другому фото показаний той же самий шатун, але зовні. А ось отвір зверху ВГШ (третє фото) служить для поліпшення мастила «плаваючого» поршневого пальця.

Мал. 7 На днище поршня зазвичай є спеціальні мітки (наприклад, зображена стрілка і напис «FRONT» - як на фото) допомагають правильно зорієнтувати поршень під час складання двигуна.

Мал. 8 Якщо поршні призначені для V-образного двигуна, то зазвичай з «вивороту» таких поршнів ставлять мітку «L» - якщо їх монтують в лівий ряд циліндрів або «R» - для правого ряду циліндрів.

зсув шатуна

Існують двигуни, у яких стрижень шатуна зміщений відносно верхньої або нижньої головок (якщо дивитися на шатун збоку - «в профіль»). Подібні шатуни застосовують в V-подібних двигунах, у яких лівий і правий ряди циліндрів стоять «зі зрушенням», вперед і назад, відносно один одного. Залежно від конкретної моделі двигуна, стрижень шатуна може мати зміщення 2,5 мм або навіть більше.

Якщо є якісь сумніви, то при монтажі зверніть увагу, що верхня головка шатуна центрується по поршню - в бобишках під палець.

Чи потрібно в двигунах з обертанням проти годинникової стрілки встановлювати поршні в «зворотний» сторону?

На двигуні зі зворотним обертанням - коли колінвал обертається проти годинникової стрілки, якщо дивитися з передньої частини двигуна - шатуни зазвичай встановлюються так само, як і в звичайному моторі, колінвал якого обертається за годинниковою стрілкою. Тобто, більша фаска нижньої головки шатуна все одно буде звернена до галтелі шатунной шийки.

Однак, якщо застосовуються поршні зі зміщеним поршневим пальцем, то в цьому випадку поршень повинен бути встановлений «назад» (розгорнутий на 180 град) щодо його «стандартного» положення. Поршневий палець в подібному поршні зміщений до навантаженої стороні спідниці поршня.

У двигуні з обертанням за годинниковою стрілкою навантажена сторона циліндра звернена до впускного колектора на лівому ряду циліндрів ( «водійської» стороні) і до випускного колектора на правому ряду циліндрів ( «пасажирської» стороні) стороні.

У двигуні зі зворотним обертанням тиск на стінку циліндра від поршня направлено в інший бік: з боку вихлопу - зліва і з боку впуску - справа. Якщо поршні симетричні (т. Е. Не мають зміщеного пальця), то їх орієнтація залежить тільки від цековок під клапанні тарілки на днище - вони повинні бути зорієнтовані відповідно до положення клапанів.

Конструкція спідниці поршня

Форма, площа і маса спідниці поршня грають важливу роль у втратах на тертя і стабілізації поршня під час перекладання у верхній і нижній мертвих точках. Тут ми покажемо роль навантажених і ненавантажених сторін поршня і розробку асиметричних спідниць, призначених переважно для зниження ваги.

Ліва і права сторони поршня при роботі двигуна навантажені по-різному. Тому конструкція спідниці поршня грає важливу роль в розподілі сприймаються навантажень - з точки зору міцності і ваги поршня.

Спідниця поршня повинна витримувати тиск на стінку циліндра при одночасному зменшенні тертя. А її площа повинна бути такою, щоб бути міцною, забезпечуючи при цьому стабільність поршня, щоб звести до мінімуму «розгойдування» щодо осі пальця, коли поршень рухається вгору-вниз. Причому навантажена поверхню спідниці відчуває найбільше навантаження на такті розширення.

Якщо колінчастий вал обертається за годинниковою стрілкою (дивлячись на двигун спереду), то навантажена поверхню спідниці поршня звернена до впускного колектора на лівому ряду циліндрів ( «водійської» стороні) і до випускного колектора на правому ряду циліндрів ( «пасажирської» стороні).

Менш навантажена сторона спідниці сприймає зусилля на такті стиснення. Ця різниця в навантаженнях обумовлена ​​становищем, кутом між шатуном і поршнем, при його переміщенні.

За весь робочий цикл різниця в навантаженні на різні боки спідниці поршня різниться в десять разів! Причому, навантаження на спідницю поршня може варіюватися в залежності від ходу поршня, довжини шатуна і максимального тиску в циліндрі.

Тому асиметричні поршні повинні бути спеціальними - для лівого і правого ряду циліндрів. На днище поршня в такому випадку наносяться стрілки або інші позначки, що вказують на передню частину двигуна.

Мал. 9 На цьому фото показані асиметричні поршні для лівого і правого рядів циліндрів V-образного двигуна. Їх особливістю є розширена частина спідниці поршня на навантаженої стороні і звужена - на боці з меншим навантаженням.

Мал. 10 Інший приклад асиметричного поршня. Зверніть увагу, як зближені бобишки під поршневий палець, що дозволяє зробити поршневий палець коротше і легше. Крім того, хоча це майже неможливо помітити оком, вісь пальця зміщена до навантаженої стороні поршня (в сторону більш широкої частини спідниці) на 0,50 мм - для зменшення дисбалансу через різницю в масі «вузької» і «широкої» частин спідниці.

Навантажена сторона спідниці поршня

Коли поршень рухається вниз на такті розширення, він відчуває значний опір, намагаючись провернути колінчастий вал. З ростом навантаження збільшується і опір. При цьому навантажена сторона спідниці поршня сприймає бічний тиск, яке збільшує навантаження (з ростом тертя і зносу) на відповідній стороні стінки циліндра.

Якщо на днище поршня є яка-небудь мітка (наприклад точка, або стрілка, або напис «Front»), важливо встановити поршень відповідно до цієї міткою, зазвичай вказує на передню частину двигуна.

Ненавантажена сторона спідниці поршня

Ця частина спідниці поршня протилежна навантаженої стороні. Вона працює, коли поршень рухається вгору на такті стиснення, через опір, що створюється сжимаемой паливно-повітряною сумішшю. Основне її завдання, в тому, щоб забезпечити стабільність поршня при русі в циліндрі. Тому ця частина спідниці може бути вужче, для економії ваги.

Так що, для точної настройки в розподілі цих сил між різними сторонами спідниці були розроблені асиметричні поршні, які мають більш широку спідницю на навантаженої стороні і звужену спідницю з протилежного боку. Це забезпечує оптимальний розподіл навантажень на спідницю поршня, одночасно знижуючи масу поршня.

Як приклад можна привести «асиметричну» (або Т-образну) конструкцію поршнів FSR компанії JE Pistons, які мають розширену частину спідниці на навантаженої стороні, а з боку бобишек спідниця відсутня зовсім, що дозволяє зробити поршневий палець коротше і легше. Подібні поршні спочатку розроблялися для гоночних двигунів.

Ще однією перевагою подібних поршнів є поліпшення умов роботи поршневих кілець. Але, в основному, подібна конструкція спідниці, в поєднанні зі злегка зміщеним пальцем, дозволяє істотно знизити втрати на тертя.

Мал. 11 З цієї схеми видно, як визначити навантажену і ненавантажену боку спідниці поршня.

Thrust Load - дія бічної сили
Minor Thrust Side - Ненавантажена сторона циліндра
Major Thrust Side - навантажена сторона циліндра
Червона вигнута стрілка - напрямок обертання колінчастого вала

Мал. 12 На цьому фото добре видно, як різниться ширина спідниці поршня на навантаженої (зліва) і ненагруженной (праворуч) сторонах поршня.

Мал. 13 Комп'ютерне моделювання показує, як розподіляються механічні навантаження в поршні, що виникають при роботі двигуна на часткових навантаженнях. (Чим темніше кольору - тим менше навантаження, а чим яскравіше - тим більше).

Мал. 14 А на цій схемі видно, як навантажений поршень відразу після займання суміші.

Мал. 15 Тут поршень показаний знизу. На цій схемі добре видно, що під час робочого ходу найбільш навантажені верхні частини отворів під поршневий палець (вони виділені червоним кольором) і елементи спідниці поршня, безпосередньо примикають до них.

Мал. 16 Тонкий шар антифрикційного покриття (темного кольору) на спідниці поршня допомагає утримувати масло і знижує тертя між поршнем і циліндром - особливо при холодному запуску двигуна.

зсув пальця

Асиметричні поршні також можуть мати зміщення поршневого пальця. При цьому вісь пальця зміщена від осі поршня до навантаженої стороні приблизно на 0,51 мм. Це невелике зміщення «балансує» поршень, компенсуючи різницю в масі спідниці, а також знижуючи зусилля, яке прикладається до навантаженої стороні поршня.

Знову ж таки, посилаючись на досвід компанії JE Pistons, асиметричний поршень дозволяє зробити поршневі пальці коротше, жорсткіше і легше (приблизно на 10 грам).

висновок

Сподіваємося, ця стаття допоможе вам краще орієнтуватися в тонкощах складання двигуна. Пам'ятайте, що краще за все помітити поршні і шатуни перед розбиранням. Грамотні відповіді на ваші питання і допомогу в технічних проблемах з двигунами - наша головна задача.