ДЕТАЛИ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА(продолжение)
Чтобы избежать большого угара масла, в поршне устанавливают от одного до трех маслосъемных колец 2(см. рис. 97а, б). Они имеют меньшую площадь соприкосновения со стенками цилиндра, поэтому удельное давление таких колец на стенку будетбольше и излишки масла будут соскабливаться со стенок и по каналам 1 отводиться внутрь поршня. Масло, стекающее по каналам от верхнего маслосъемного кольца, смазывает поршневой палец 5, помещающийся в бобышках 3. Формы сечения поршневых колец показаны на рис. 99.
а-компрессионых; б-маслосъемных
Между тронковой (направляющей) частью поршня и втулкой цилиндра остается зазор, составляющий десятые и сотые доли миллиметра. Направляющая часть поршня имеет неодинаковую толщину, поэтому при нагревании она расширяется неодинаково. Особенно это касается средней части поршня, где расположены бобышки,— в их районе сосредоточена наибольшая масса поршня. Это обеспечивает определенную жесткость, необходимую для передачи усилий поршневому пальцу и далее шатуну.
Но большая масса металла определяет и наибольшее расширение. Поэтому, чтобы не произошло заклинивания в районе бобышек, поршень сошлифовывается и делается карман — холодильник 14 (см. рис. 97,б).
В отверстиях бобышек размещается поршневой палец, имеющий возможность свободного проворачивания,— палец плавающего типа.
В алюминиевые поршни иногда вставляют бронзовую втулку 6 (см. рис. 97,а), а в нее уже входит поршневой палец. Если бронзовая втулка отсутствует, то палец вставляется в алюминиевый поршень без зазора. При нагревании поршня алюминий расширяется больше, чем сталь, диаметр отверстия увеличивается, и стальной палец получает возможность свободного проворачивания.
Поршневой палец 5 (см. рис. 97,а, б) воспринимает ударные нагрузки и работает на истирание. Поэтому материал пальца должен быть вязким, а поверхность — твердой, износоустойчивой. Поршневые пальцы изготовляют из мягкой стали, а затем их подвергают поверхностной цементации (науглероживанию) и закалке. Пальцы для облегчения делаются пустотелыми. Чтобы палец не мог сместиться и задрать втулку, с обеих его сторон ставят стопорящие кольца 13 (см. рис. 97,б) или алюминиевые заглушки 4 (см. рис. 97,а).
Поршни работают в условиях высоких температур. Тепло, получаемое донышком поршня, в основном (до 70-80%) отводится через поршневые кольца и передается втулке цилиндра, а затем охлаждающей воде. Наибольшее количество тепла отдается через первые два верхних поршневых кольца (до 40-50%). Они находятся в наиболее неблагоприятных условиях, теряют упругость, пригорают и со временем перестают выполнять свои функции.
С увеличением диаметра цилиндра отвод тепла от донышка поршня затрудняется. Это может привести к перегреву головки и, как следствие, к образованию трещин. Поэтому появляется необходимость дополнительного охлаждения поршней. У дизелей с большим диаметром цилиндров, например у дизелей 6ЧРН 36/45, поршни охлаждаются маслом (рис. 100). Масло от осевого канала 1 подводится к кольцевой канавке в подшипнике головки шатуна 2. В верхней части головки шатуна имеется отверстие, из которого масло выходит в полость 7, охлаждает головку поршня и по трубке б сливается в картер. Чтобы обеспечить плотность соединения головки шатуна с полостью охлаждения 7, ставится башмак 3, прижимающийся к головке шатуна пружиной 4. Он может перемещаться в направляющей 5.
а-двигателя 6NVD48 с поршнем; б-двигателя 6L275; в-двигателя 2Ч10,5/13
Основными частями шатуна являются нижняя (мотылевая) головка 1, стержень 3 и верхняя (поршневая) головка 5. Шатуны изготовляют из углеродистой и легированной стали путем ковки или штамповки с последующей обработкой.
Нижняя головка выполняется только разъемной или отъемной. В последнем случае она состоит из верхней 8 и нижней 9 половин, стянутых между собой и со стержнем шатунными болтами 2. В нижней головке шатуна расположены вкладыши подшипника. Материал заливки подшипников такой же, как и у рамовых подшипников. Между вкладышами у тихоходных дизелей ставят прокладки для регулирования зазора. Отъемная нижняя головка центруется со стержнем шатуна выступом (пяткой) 6 и поясками шатунных болтов. Между стержнем и нижней головкой ставится компрессионная прокладка 7. При увеличении толщины этой прокладки шатун удлиняется, поршень поднимается выше, объем камеры сгорания уменьшается, т. е. степень сжатия увеличивается. Вместе с тем наличие компрессионной прокладки снижает жесткость шатуна. У быстроходных дизелей таких прокладок не ставят и верхняя часть мотылевой головки выполняется за одно целое со стержнем. В целях обеспечения большей жесткости у многооборотных дизелей не ставят также и прокладок между вкладышами.