Поршни в мотоцикле
Мотоциклы → Зачем нужны кольца и поршень
Поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Следовательно, он должен сопротивляться высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра. Представляя собой вместе с цилиндром и поршневыми кольцами линейный подшипник скольжения, он должен наилучшим образом отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и, как следствие, износ. Испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, он должен выдерживать механическое воздействие. Совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами. Таким образом, все проблемы этой важной детали двигателя можно разделить на две большие группы. Первая – это тепловые процессы. Вторая, значительно более многообразная – механические. Обе группы взаимовлияющие, но в этот раз мы остановимся на тепловых.
Также вам может быть интересно:* Юридическая помощь: при ДТП; по вопросам страхования КАСКО, ОСАГО; отказам и занижением выплат по ущербу. http://tuning-vaz.org/blog/moto/58905.html* Детальная классификация мотоциклов по видам и классам. http://tuning-vaz.org/blog/moto/58906.html* МОТО-СИМУЛЯТОРЫ - компьютерные игры http://tuning-vaz.org/blog/moto/58907.html* Подержанный мотоцикл. Советы при покупке. http://tuning-vaz.org/blog/moto/58908.html* Системы смазки и охлаждения двигателя. http://tuning-vaz.org/blog/moto/58909.html
tuning-vaz.org
Замена поршня в двигателе мотоцикла - Мои статьи - Каталог статей
Срок службы поршня соответствует примерно времени износа на нем двух комплектов поршневых колец. У поршня изнашиваются боковые стенки канавок для колец, отверстие под палец и юбка. Первоначальную прямоугольную форму изношенных канавок восстанавливают протачиванием на токарном с гайке и ставят в них более высокие поршневые кольца. Для устранения овальности, образующейся при износе, отверстие в бобышках обрабатывают разверткой под размер пальца увеличенного диаметра. Поршень с сильно износившейся юбкой, как правило, бракуют и заменяют новым.
Пределом изношенности поршня можно считать образование между нижней частью юбки и зеркалом зазора около 0,5% от диаметра цилиндра, что составляет при диаметре цилиндров 50, 70 и 80 мм соответственно 0,25; 0,35 и 0,4 мм. Величину зазора измеряют внизу поршня, отступив на 5—10 мм от нижнего края передней или задней стороны юбки при расположении поршня в нижней, менее изношенной части цилиндра.
Диаметр нового поршня в его верхней части (участок поршневых колец) должен быть меньше его диаметра в нижней части юбки. Поршень расширяется от донышка к юбке конусом или ступенчато. Например, при диаметре цилиндра 52, 72 или 78 мм поршень должен быть меньше в верхнем и следующем за ним пояске между кольцами соответственно на 0,17 мм, на 0,25 и 0,19 м и на 0,6 и 0,55 мм.
Диаметр нового поршня внизу юбки, по которому производят подбор поршня к цилиндру (правильный диаметр поршня на участке поршневых колец обеспечивается заводом-изготовителем),. должен быть меньше диаметра цилиндра примерно на 0,05—0,1 мм. Большие зазоры относятся к цилиндрам с большими диаметрами.-
При использовании поршней из сплавов, тепловое расширение которых неизвестно, величину необходимого зазора между цилиндром и поршнем уточняют следующим образом: цилиндр и поршень нагревают примерно до 150°, в этих условиях поршень должен опускаться в цилиндр под влиянием своего веса.
В виде примера верного подбора поршня к цилиндру приводим данные по двигателям более, как большая часть из нас постоянно говорит, популярных мотоциклов. Отмеченные ниже зазоры наконец-то соблюдаются при приготовлении двигателя на заводе. К ним необходимо устремляться и при починке. Надо сказать то, что впрочем невозможно также считать целесообразным прекращать применение мотоцикла в связи затруднений в точном подборе поршня к цилиндру. Всем известно о том, что повышение или же сокращение промежутка напротив общепризнанных мерок на 0,01—0,03 мм позволительно, в особенности если комплектуют двигатель, в прошлом в эксплуатации. Важно только принимать во внимание, собственно при меньшем зазоре, наконец, следует проявить своеобразную предосторожность в период обкатки двигателя в последствии починки, дабы не разрешить вероятного заклинивания поршня в цилиндре. У двигателя мотоциклов Ml А и К-125 поршень, наконец, ставят в цилиндре с зазором 0,065—0,085 мм, измеряемым, будто было произнесено, щупом у нижнего, как мы с вами постоянно говорим, края юбки. На днище поршня выбит номер, как многие выражаются, одной из размерных групп: 0; 1 или же 2. Поршни соседних размерных групп выделяются 1 от иного диаметром юбки на 0,01 мм. Как бы это было не странно, но эти же номера выбиты на верхнем торце цилиндра. Все давно знают то, что разница в диаметре цилиндров 2, как мы с вами постоянно говорим, соседних размерных групп тоже 0,01 мм. Поршень и цилиндр так сказать выбирают с одним и тем же номером размерной группы.
На бобышках поршня имеются цветные метки — белая, черная или красная — для подбора поршневых пальцев, также имеющих на торце цветные метки. При комплектовке поршень и палец подбирают с одинаковыми цветными метками, учитывая изложенные ниже указания о подборе поршневого пальца.
Кроме номинального размера, заводы выпускают поршни первого и второго ремонтных размеров, с соответствующим обозначением на днище. Например, у поршней двигателя мотоцикла М1А: буквы БР означают первый ремонтный размер, буквы ВР — второй ремонтный размер. Поршни первого и второго ремонтных размеров диаметром 52,17 мм и 52,42 мм предназначены для цилиндров, расшлифованных соответственно до 52,25 и 52,5 мм.
Для двигателя мотоцикла поршень к цилиндру подбирают с зазором 0,08—0,1мм. По диаметру юбки поршни разделяются на три размерные группы: 1 — 77,94 мм, 2 — 77,93 мм, 3 — 77,92 мм. Диаметр юбки поршня выбит на донышке поршня. Цилиндры также разделяются по диаметру на три размерные группы: 1—78,03 мм, 2 — 78,02 мм, 3 — 78,01 мм. Диаметр цилиндра выбит на приливе цилиндра для клапанных пружин.
Вес поршня 330~ г. Комплекты поршня с поршневыми кольцами и пальцем разделяются по весу на три группы и соответственно клеймятся. К первой группе относятся комплекты весом 453—457 г, ко второй — 458—462 г и к третьей — 463—467 г.
Для двигателя следует подобрать два комплекта одинаковой весовой группы, т. е. отличающиеся по весу не более чем на 4 г.
На бобышках поршня нанесена одна из цветных меток: красная, белая или зеленая, которые указывают величину диаметра отверстия в бобышках под поршневой палец. На пальцах также имеются цветные метки. При комплектовке подбирают поршень и палец с одинаковыми цветными метками.
Выпускаются также поршни трех ремонтных групп размером 78,2; 78,5 и 79,0мм.
При подборе поршня для двигателя мотоцикла ИЖ-49 следует учесть, что поршень его имеет разрезную пружинящую юбку, которая во время изготовления, обточенная до размера 77,93 мм, после того как ее разрежут, может расшириться на 0,06 мм. Поэтому зазор между поршнем и цилиндром при подборе поршня следует измерять не внизу юбки, а в поясе между третьей, нижней канавкой поршневого кольца и отверстием для поршневого пальца. В этом месте зазор между поршнем и цилиндром должен быть в пределах 0,16—0,18 мм. Внизу юбки в этом случае будет обеспечен зазор 0,08—0,1 мм.
По диаметру в нижней части юбки поршни сортируют на следующие размерные группы: 00 — 71,93—71,92 мм, 0 — 71,92— 71,91 мм, 1—71,91—71,90 мм.Цилиндры также сортируют по диаметру на следующие размерные группы: 00 — 72,02—72,01 мм, 0 — 72,01—72,00 мм, 1—72,00—71,99 мм.
На донышке поршня имеется клеймо, указывающее размерную группу поршня и цветная — черная или белая метка для подбора * поршневого пальца.
Кроме номинального размера выпускаются поршни ремонтных размеров, имеющие на донышке соответствующее клеймо, с диаметром в нижней части юбки 72,43 мм и 72,93 мм для цилиндров, расточенных соответственно до диаметра 72,5 и 73,0 мм.
Для двигателей мотоциклов БМВ-Р-35 и БМВ-Р-75 поршни подбирают к цилиндру с зазором в пределах 0,07—0,08 мм.
При износе юбки поршень во время работы двигателя ударяет о стенки цилиндра, вызывая резкий стук, являющийся для водителя предупреждением о возможной поломке юбки; увеличивается расход масла и ослабевает компрессия, главным образом вследствие ухудшения прилегания колец к зеркалу. В двухтактных двигателях, в которых поршень служит основным распределительным органом, при износе юбки поршня, помимо появления стуков и ослабления компрессии в цилиндре, неплотно закрываются окна и уменьшается компрессия в картере, вследствие чего резко ухудшается заряд — наполнение и пуск и уменьшается мощность двигателя.
Продление срока службы изношенного поршня путем установки новых колец возможно лишь на короткое время; в этом случае кольца изнашиваются очень скоро.
motoskuter.my1.ru
| Прежде всего, оговорюсь сразу: то, как делать "по книжке", мы опускаем и пропускаем. В самом деле, лучше верить в Деда Мороза или в то, что детей приносят различные птицы, чем в то, что продаваемые поршня соответствуют нанесенной на них маркировке. И то, и другое неверно, но первое, по крайней мере, не испортит двигатель вашего мотоцикла. Давайте еще усложним задачу, придвинув ее вплотную к широким массам начинающих мотоциклистов. Будем считать, что из всего измерительного инструмента у нас есть только штангенциркуль, да и то не поверенный. К тому же, это в большинстве случаев так и есть. И уверяю вас, что даже в таком случае правильно подобрать поршень по силам практически каждому. Итак, читайте и запоминайте!Первый из вопросов, которые возникают при покупке, как отличить "настоящий" поршень от "левого". Обратимся к технологии их изготовления. Самая оптимальная (с точки зрения точности и качества изготовления поршня) технология - кокильное литье. Особенность ее - применение высокоточной формы - керамического кокиля. Сам же кокиль изготавливается со специальной модели. И только модель изготавливается по чертежам. Кстати, и это не всегда так. На пермском предприятии "Авиадвигатель" модель является первичной, а чертежи - вторичными, для отчетности. Кстати, в том же холдинге по той же технологии изготавливают и поршни. И эта технология является общепринятой. Причем для алюминиевых сплавов применяется литье под давлением. Это позволяет избавиться от раковин, каверн и пузырьков воздуха и добиться полного заполнения формы. В итоге поршень получается сразу необходимой формы. Остается лишь проточить канавки под поршни, просверлить отверстия и установить стопоры, а также обработать посадочные места под палец. Однако не все так хорошо. Кокиль является одноразовой формой. Он как скорлупа, которую отколупывает от новорожденного поршня. А раз он одноразовый, то это значительно удорожает производство. И еще. Изготовление точного кокиля - задача нетривиальная, в гараже или мастерской его не сделать. Поэтому есть вторая технология. В основе ее - то же литье, но в многоразовую форму или "примерный" кокиль. Внутренняя поверхность поршня при этом получается тоже готовой к работе, а наружная протачивается на токарном станке. Теоретически подобным образом можно получить ничуть не худший поршень, причем, не прибегая к особо точному и высокотехнологическому оборудованию. Конусность получить довольно легко, а эллиптичность получается за счет установки распорки на место пальца. Когда распорка убирается после обработки на станке, получается необходимая форма поршня. Я не утверждаю, что нет других технологий. Они есть, это, несомненно (вспомните ходя бы про "кованые" поршни), но эти - основные. А теперь самое основное, что надо знать: кокильное литье применяется только на крупных предприятиях, а токарная обработка доступна практически всем. Отсюда вывод: среди точеных поршней шанс поймать "левый" поршень выше на порядок, а то и на два. Для тех, кто не испугался, поясню: на порядок - это значит в 10 раз. Кому все равно не страшно, добавлю: практически все поршни для "ИЖей" точеные, за исключением поршней советской выделки. Еще не страшно? Тогда вперед, за поршнями!
Теперь перейдем к тому, что получается с поршнем в результате его износа. Понятно, что на высоте поршневого пальца износа практически нет. Нет износа и в тех местах, где поршень перекрывает выпускное и перепускные окна. Изнашивается головка поршня. Но сильнее всего изнашивается низ юбки. В итоге поршень получается не конический, а бочкообразный. Из-за изношенной юбки появляется характерный звон поршня "Юпитеров". У "Планет" это сглаживается разрезным поршнем, но лишь до какого-то уровня. Отсюда вывод: выяснение износа поршня, измеряя зазор между головкой поршня и цилиндром - явная глупость. Это лишь косвенно свидетельствует об износе поршня. Правильнее всего измерить сам поршень микрометром. Которого, как мы условились, у нас нет... Отсюда следует два других метода: внешний осмотр и проверка герметичности.
Что есть внешний осмотр - понятно. Поршень ни в коем случае не должен болтаться в цилиндре. Особенно низ юбки - ее диаметр должен быть самым большим. Косвенным свидетельством износа можно считать и звон при работе, при условии исправных шатунных подшипников. Но значительно точнее будет проверка герметичности. Для этого берется цилиндр и поршень. У "Планет" цилиндр берется с головкой, у "Юпитеров" он сверху заклеивается скотчем для создания герметичности. Затем поршень (без колец) вставляется в цилиндр, причем он должен быть ориентирован так же, как и при работе. При герметичном цилиндре наблюдаем, как поршень падает под своим весом в цилиндре. Изношенный поршень опускается максимум за 2-3 секунды, нормальный - намного медленнее. Но: если поршень был взят ошибочно более полный и приработался до нормального размера, то герметичность будет в норме, а низ юбки - изношен. Это отлично видно при внешнем осмотре.
Теперь самое главное. Выяснив, что поршень требует замены и, отбраковав заведомо "левые" поршни, приступим к подбору поршней. Для литых и точеных поршней эта процедура несколько отличается. Причина этого состоит в том, что "ребра" на точеных поршнях потом сгладятся, а на литых их уже нет. Следовательно, точеный поршень должен быть заведомо полнее, с учетом износа при обкатке. Надо крепко запомнить: поршень подбирается под цилиндр. Каждый поршень под каждый цилиндр, индивидуально. Методика определения полноты поршня до банального проста: вставляем поршень в цилиндр и проталкиваем его пальцем насквозь. Если поршень падает под своим весом - он мал. Если он легко проходит - это годится для литого и не годится для точеного поршня. Если поршень идет туго, но вполне проталкивается одним пальцем без значительных усилий - это нужный размер для точеного поршня и большой - для литого. Если поршень клинит в цилиндре или его приходится проталкивать, прилагая значительные усилия - он явно велик. Все кажется простым, но точность подбора достигается лишь практикой. Как быть, если цилиндр шлифован? Можно взять заведомо полный поршень. Лучше всего поступить следующим образом. Берем нормальный поршень, а после обкатки цилиндра (когда появится зеркало) его меняем вместе с кольцами и вновь обкатываем. Это получится намного проще, нежели довольно нудная обкатка заведомо полного поршня. Особенно это относится к "Юпитерам", которые больше "Планет" склонны к клину поршня. Остались еще несколько вопросов: подбор пальца, колец и обкатка поршня. Это - в следующий раз." |
moto-rus.ucoz.ru
| Если быть точным, поршень - это самая нагруженная деталь в двигателе. Он испытывает механические нагрузки от расширения рабочей смеси при сгорании ее в цилиндре, тепловые - от того же сгорания, да к тому же еще и ускоряется-замедляется по 100-200 раз в минуту. И должен при этом передать всю энергию сгорания дальше по инстанциям. Но сейчас нас интересует он только с одной стороны: это вещь, которая греется. Ну, и между делом ходит туда-сюда в цилиндре. Без терминологии никак не обойтись. Боковые стенки поршня называются юбкой, верхняя - дном, приливы под поршневой палец - бобышками. Иногда верхнюю часть поршня (выше поршневого пальца) называют головкой. Какая поверхность поршня внешняя, а какая внутренняя - понятно и так. Есть еще кольца и прочая чепуха, но сейчас это нас не интересует, ибо греться поршню не помогает и не мешает.Отчего поршень греется? Ответ очевиден - от бушующего в цилиндре пламени. Нагревом от трения юбки поршня о зеркало цилиндра можно смело пренебречь. Основное доказательство: когда есть возможность, я обкатываю новую поршневую, вращая коленвал внешним двигателем. Так вот, нагрева цилиндра (а, следовательно - и поршня) практически не происходит, несмотря на отсутствие обдува. Если захотите сами применить этот способ обкатки - не забывайте периодически впрыскивать масло в камеру КШМ и непосредственно в цилиндр через свечное отверстие. Иначе, при работе "на сухую" как раз-таки возникнет и трение, и нагрев, и перегрев.Но поршень не только греется, но и охлаждается, иначе бы он раскалился до 600-900 градусов Цельсия и ему пришел бы откровенный кердык. Охлаждается поршень холодной рабочей смесью, находящейся в камере КШМ, соприкасаясь с ней внутренней поверхностью юбки и дна; часть тепла отводится при тепловом контакте внешней поверхности юбки к зеркалу цилиндра; самая малая часть отводится через поршневой палец к шатуну. При использовании игольчатого подшипника в этом узле теплоотдачей здесь можно пренебречь. Попутно замечу, что именно из-за нагрева пальца при холодном шатуне в значительной степени происходит износ и разрушение этого самого подшипника, от чего свободен подшипник скольжения (бронзовая втулка).Чем чреват нагрев поршня? Самое главное - при нагреве он расширяется. Причем алюминиевый поршень расширяется намного меньше, чем чугунная гильза цилиндра. Вследствие этого и происходит клин поршня в цилиндре. Причем механика этого процесса такова: расширившийся поршень выдавливает пленку масла между юбкой и зеркалом, после чего начинается трение металла о металл. Это приводит к резкому нагреву юбки, а дальше - прихват поршня или клин.Как предотвратить перегрев поршня? Многие тут же скажут: полировать дно! Однако адепты поголовного и повсеместного полирования будут наверняка удивлены, что на дно некоторых поршней наоборот, наносилось теплоизолирующее покрытие - керамика или фторопласт (вспомните тефлоновые сковородки). Особенно это актуально на коротких поршнях кроссовых мотоциклов, у которых охлаждение за счет теплового контакта с зеркалом практически отсутствует. Смысл в этом есть: цикл сгорания (назовем это так) составляет 25-30% от общего времени работы двигателя. Следовательно, лучше защититься от тепла, чем улучшать его отдачу. Но для двухтактных двигателей это не актуально - высота поршня регламентируется окнами цилиндра. И в этом случае действительно, лучше всего отполировать дно - это улучшит теплоотдачу и предотвратит (в какой-то степени) образование нагара. А вот нагар на дне поршня резко увеличивает его нагрев!А теперь подходим к самому сложному. При нагреве поршень расширяется неравномерно. Головка поршня, где металла больше, соответственно больше и расширяется, чем низ юбки. Но при рабочей температуре поршень должен быть строго цилиндрическим. Соответственно, для этого его делают несколько коническим - диаметр поршня снизу несколько больше диаметра вверху. Хотя эта разница и невелика (сотые доли миллиметра), но она совершенно обязательна. Где в таком случае мерить диаметр поршня? Принято это делать под нижним компрессионным кольцом. Поскольку в двухтактных поршнях маслосъемных колец нет, то можно сказать и проще: под нижним кольцом.Но и это еще не все. Мало того, что поршень не цилиндрический, а конический, он еще и не круглый! Тут придется рассмотреть приложение сил к поршню в цилиндре во время работы. Рабочая смесь в цилиндре создает давление на поршень P, направленное перпендикулярно дну поршня. Реактивная сила шатуна R раскладывается на две составляющие, одна из которых (F) направлена встречно давлению, а другая - (N) перпендикулярно зеркалу цилиндра. Именно N прижимает поршень к стенкам цилиндра, деформируя его. Для того чтобы поршень оставался круглым во время работы, его изготавливают эллиптическим. Большая ось эллипса направлена перпендикулярно продольной оси поршневого пальца. Теперь можно с уверенностью сказать, что поршень имеет эллиптическо-коническую форму в холодном состоянии и цилиндрическую при работе. И это так!
К сожалению, это только в идеале. При работе поршень изнашивается, причем изнашивается неравномерно. Если производить измерение поршня неправильно, то создастся ощущение, что никакого износа нет. В самом деле, основной диаметр поршня, измеренный под нижним кольцом перпендикулярно продольной оси поршневого пальца, практически неизменен. Если измерить диаметр поршня в той же плоскости, но перпендикулярно - износа вообще не будет! А вот если измерить нижний диаметр юбки поршня - износ налицо. Зачастую этот диаметр даже меньше основного. Это и приводит к так называемой перекладке поршня, точнее, к чрезмерной перекладке. Отсюда и стуки, и звон при работе двигателя, малая мощность и склонность к перегреву. Можно сравнить два поршня, новый и изношенный. Если первый будет иметь такую хитрую форму, как сказано выше, то второй будет просто непонятной формы. Разумеется, если новый поршень не будет "левым".
А если поршень изнашивается неравномерно, следовательно, какая-то часть поверхности поршня "не работает". Действительно, это так. Если посмотреть на приложение силы N, то будет ясно, что боковая поверхность поршня около поршневого пальца в работе практически не участвует. Поэтому, для предотвращения клина поршня вследствие его деформации под воздействием силы N, часть металла снимают. При этом образуются так называемые холодильники. Их роль двояка: помимо предотвращения клина от деформации поршня они еще и хранят в себе масло, стекающее с поршня и пальца. Характерно, что все "левые" поршни холодильников не имеют, что говорит о качестве их работы. Напоследок остановлюсь о такой хитрости, как разрезной поршень. Они изначально применяются на "Планетах". Основное их отличие - в юбке ниже поршневого пальца выполнен вертикальный разрез. Количество и форма разрезов может быть различна, но принцип их работы один - при расширении юбки разрез сужается, и клина не происходит. Обычно такие поршни применяют при большом диаметре цилиндра и высоте поршня. Однако не противопоказаны разрезы и "юпитеровским" поршням. Большой пользы от них не будет, но если есть зуд в руках - можете попробовать. Но не думайте, что будет какой-то явно выраженный эффект - нижняя часть юбки короткоходового двигателя слишком короткая. И обязательно просверлите отверстие вначале разреза, иначе поршень попросту сломается в этом месте!Вот вкратце и все, что надо знать из теории. В следующий раз расскажу о практике - покупке новых поршней при ремонте ЦПГ." Источник: moto4you.ru |
izh-motor.ru
