ПОРШНІ

Поршень - одна з найважливіших деталей двигуна внутрішнього згоряння. Він передає енергію згоряння палива через палець і шатун колінчастого валу. Він разом з кільцями ущільнює циліндр від попадання продуктів згорання в картер. Під час роботи на поршень діють високі механічні і теплові навантаження.

Максимальний тиск в циліндрі, що виникає при згорянні паливно-повітряної суміші,може досягати в бензиновому двигуні 65-80 бар. Це еквівалентно силі в кілька тонн,що діє на поршень.

Під час роботи поршень здійснює зворотно-поступальний рух, періодично прискорюючись

до швидкості понад 100 км/год, а потім сповільнюючись до нуля. Частота циклу «прискорення-уповільнення» - до 200Гц.

Максимальна величина прискорень, яка припадає на верхню і нижню мертві точки, може досягати 15000-20000 м/с2,що відповідає перевантаження 1500-2000 g.

Згоряння паливоповітряної суміші відбувається при температурі 1800-2600°С. Ця температура значно перевищує температуру плавлення поршневого сплаву на основі алюмінію ("'700°С). Щоб не розплавитися, поршень повинен ефективно охолоджуватися, передаючи тепло від камери згоряння через кільця, спідницю, стінки циліндра, палець ивнутреннюю поверхностьохлаждающей рідини і масла. Щоб поршень протистояв цим впливам,він повинен бути легким, міцним, зносостійким, добре проводити тепло. Особливу увагу приділено формі зовнішньої поверхні. Температура поршня взоне камери згоряння (на дно) вище, ніж на спідниці, температурне розширення головки більше, ніж спідниці, тому поршень в холодному стані - бочкоподібний, зі зменшенням діаметру від спідниці до голівці.

Сила тиску газів, сил інерції і бічна сила деформують поршень так, що спідниця овализируется. Для компенсації цієї деформації поршень спочатку виконується з «противоеллипсом»,велика вісь якого розташована перпендикулярно осі пальцевого отвори.

Зазори між поршнем і циліндром повинні бути зведені до мінімуму для запобігання шуму, особливо у холодному двигуні. Але вони повинні бути достатнім і для відвернений ія заклинювання при роботі прогрітого двигуна.

Бочкоподібна і овальна форма зовнішньої поверхні крім компенсації відповідних деформацій від силового і теплового впливу забезпечує утворення масляної плівки між поршнем ицилиндром (гідродинамічна мастило).

Головка поршня - це його верхня частина,яка включає днище і зону канавок під поршневі кільця. Разом з головкою циліндра днище порш ня утворює камеру згоряння.На днище діють тиск газів і тепло від згоряння палива. Головка поршня повинна:

-забезпечувати гарне сумішоутворення иполноту згоряння палива;

-зберігати міцність при високій температурі;

-забезпечувати відведення тепла від днища;

-передавати зусилля на поршневий палець ишатун через бобишки;

-забезпечувати заданий ресурс за зношування канавок під поршневі кільця.

Канавки під поршневі кільця розташовуються на боковій поверхні головки поршня.Зазвичай їх три: дві під компресійні та одна під маслосьемное кільця. Поршневі кільця утворюють ущільнення між поршнем і стінкою циліндра, не допускаючи прориву гарячих газів у картер і масла в камеру згоряння. Перемички між канавками (особливо між першою і другою) піддаються високим механічним итепловим навантажень -50-60% тепла відводиться вцилиндр через компресійні кільця. Нерівномірний нагрів і теплове розширення головки може призвести до порушення форми канавок. Це негативно впливає на витрату масла і викликає знос стінки циліндра і самої канавки. Для усунення цього явища кільцеві канавки виконуються під невеликим кутом так,щоб зовнішні кромки були вище внутрішніх. Це перешкоджає появі небажаного нахилу поперечного перерізу канавки вниз на робочих режимах. Через поршневий палець в процесі роботи передаються значні змінні зусилля і теплові потоки. Тому поверхні пальцевих отворів у поршні повинні бути оброблені з високою точністю, при цьому шорсткість поверхні може достигатьО, 1мкм.