Зазоры между поршнем и цилиндром, их динамика в процессе работы ДВС. Зависимость между конструктивным (холодным) и рабочим (горячим) зазорами.

Форма цилиндрической поверхности поршня определяется величиной зазора между поршнем и цилиндром. Величина зазора не влияет на направляющие функции поршня и с этой точки зрения, зазор может быть любым. На практике данный зазор стараются минимизировать для предохранения колец от газов, сохранения уплотняющих качеств поршня. Зазор должен быть таким, чтобы при всех возможных положениях поршня уплотнительный пояс не соприкасался с цилиндром. Зазор между юбкой поршня и цилиндром в рабочем состоянии должен обеспечивать возможность свободного перемещения поршня в цилиндре при максимальной температуре.

D_п , D_п’ -диаметр поршня в холодном и горячем состоянии

D_ц , D_ц’ -диаметр цилиндра в холодном и горячем состоянии

t_ц, t_п -температура стенок цилиндра и поршня в горячем состоянии

t₀ -температура стенок цилиндра и поршня в холодном состоянии

α_ц,α_п -коэффициенты линейного расширения цилиндра и поршня

Δ= D_ц - D_п –зазор в холодном состоянии

Δ’= D_ц’- D_п’ –зазор в горячем состоянии

Относительные зазоры:

- относительный зазор в холодном состоянии

- относительный зазор в горячем состоянии

;

;

Т.к. температура по высоте боковой поверхности падает, то боковую поверхность делают различного диаметра.

Варианты конструктивной реализации шатунов для двигателей со сложным КШМ (на примере V-образного двигателя). Преимущества и недостатки представленных схем.

Возможны следующие варианты конструктивной реализации шатунов для двигателей сложных схем:

1. Смещённые шатуны

Достоинства: простота конструкции, возможно изготовление одинаковых шатунов, при смазке поршневого пальца под давлением относительная простота подачи масла, кинематика и динамика всех цилиндров одинакова.

Недостатки: небольшая площадь опорной поверхности, при данной схеме оси цилиндров смещаются друг относительно друга, появляются дополнительные моменты изгибающие, шатунную шейку.

1. Центральный шатун

Вильчатый охватывает вкладыш на шатунной шейке, а другой внутренний, располагается внутри вильчатого.

Преимущества: одинаковая кинематика и динамика в обоих блоках, равномерная нагрузка на кривошипную головку и подшипник, уравновешенность двигателя.

Недостатки: сложность конструкции вильчатого шатуна, недостаточная жесткость вильчатого шатуна, различная жесткость шатунов, плохие условия смазки внутреннего шатуна, сложность изготовления 2х сторонних вкладышей.

1. Прицепные шатуны.

Преимущества: большая жесткость кривошипной головки.

Недостатки: различная кинематика главного и прицепного шатуна за счет появления дополнительного радиуса прицепа, появление дополнительного крутящего момента, худшая уравновешенность всего двигателя, повышенные нагрузки на головку прицепного шатуна.

8 Конструкция поршневой головки шатуна. Смазка соединения шатун-поршневой палец. Формы стержней шатунов. Влияние геометрических характеристик шатуна на параметры КШМ.

Чем меньше ,т. е. больше длинна шатуна L,тем меньше боковая сила действующая на стенку цилиндра со стороны поршня. С другой стороны это приводит к увеличению габаритов и веса двигателя.

Поршневая головка шатуна имеет втулку для снижения трения, материал втулки обычно бронза. Для осуществления смазки соединения шатун – поршневой палец во втулке имеется специальная канавка, к которой подводятся масляные каналы, через эти каналы масло подается от маслосъемного кольца поршня или от коленчатого вала. На внутренней поверхности втулки нанесена спиралеобразные канавки, по которым масло растекается по всей поверхности соприкосновения втулки и пальца.

Стержни шатунов могут иметь следующие виды сечений:

Варианты конструкций кривошипной головки шатуна. Осевая фиксация шатуна. Шатунные болты. Конструкция, требования.

Осевая фиксация шатуна – кривошипной головкой на шатунной шейке коленвала.

Зазор 0,1 – 0,5 мм. В поршневой головке – больший зазор. Он должен компенсировать:

- осевой люфт кривошипной головки

- неточность изготовления и сборки

- MAX смещение при тепловом расширении картера и коленвала.

Зазор в поршневой головке – до 2 мм на сторону.

Шатунные болты

Нагружены усилием предварительной затяжки и переменными силами инерции.

Болт должен работать на растяжение и быть разгруженным от изгиба или среза.

Прочность и надежность болта зависят от:

ü формы

ü качества поверхности

ü места приложения усилий

ü термообработки.

Головка д.б. по возможности цилиндрической формы. Стержень не должен иметь резких скачков диаметров. Переход от резьбы – в виде проточки на значительной длине. Стержень и переходы полируются. Резьба изготавливается накаткой с увеличенными радиусами у вершин и впадин. Отверстие под шатунный болт – ближе к оси шатунной шейки. Момент затяжки.

10 Основные элементы к/в. Нагрузки, действующие на к/в. Конструктивные варианты исполнения к/в и выбор рациональной схемы расположения коленьев.

********************************