Как правильно поставить шатунные вкладыши
Рассмотрим вариант замены шатунных вкладышей, когда не требуется снятие головки блока и не нужна шлифовка шатунных шеек коленчатого вала.
После снятия крышек шатунов на коленчатом валу (если двигатель уже ранее ремонтировался), необходимо продвинуть один из шатунов вверх с помощью деревянной ручки молотка
и затем снять верхний вкладыш. Это необходимо проделать для того, чтобы узнать, если ли сверление в центральной части постели шатуна, служащее для подачи масла на юбку поршня и стенку цилиндра.
Особенности шатунов и вкладышей
Когда двигатель разбирается впервые, например выполняя на автомобиле ваз 2106 ремонт, то вкладыш будет либо со сверлением в средней части, либо без такового, если в шатуне нет отверстия под выброс масла.
Вопрос со сверлением разберем на примере шатунов автомобилей ВАЗ. Так до 1990 года в нижней головке шатунов моторов ВАЗ имелось отверстие для подачи масла и заводские испытатели и спортсмены заметили, что шатунные вкладыши подвержены интенсивному износу. Это собственно было объяснимо, так как на соревнованиях спортсмены выжимали из моторов максимум в борьбе за зачетные секунды.
В реальных условиях в моторах происходило следующее. В шатунной шейке коленчатого вала имеется отверстие для подачи масла к вкладышу и когда при прокручивании вала это отверстие совпадало с отверстием в шатунном вкладыше и шатуне, то происходил выброс масла в цилиндр. При этом происходило кратковременное падение давления в паре шейка-вкладыш, что вело к интенсивному их износу, особенно износу вкладыша.
Спортсмены пошли на эксперимент и стали перед соревнованием глушить с помощью свинцовой дробинки отверстия в шатунах, а затем и заваривать, дабы избежать сброса давления. После гонки моторы разобрались, и результат был в пользу спортсменов – вкладыши были в отличном состоянии, а также не было замечено какого либо масляного голодания в районе пары — юбка поршня/ стенка цилиндра. Завод учел все доработки спортсменов и с 1990 года вазовские шатуны стали выпускаться без сверления, как и шатунные вкладыши к ним.
Однако здесь нужно учитывать тот факт, что если на шатунах до 1990 года выпуска есть отверстие, то отверстие необходимо сделать и в вкладышах шатунов. В противном случае под вкладышем в районе сверления в шатуне будет микро пустота и со временем на вкладыше могут появиться микротрещины, что послужит началом разрушения вкладыша.
В шатун без сверления, можно ставить как вкладыши с отверстием, так и нового образца без отверстия. При этом следует соблюдать следующие условия. Крышки шатунов обрабатываются совместно с шатуном и потому являются «родными» и не взаимозаменяемы. На большинстве моторов замки на вкладышах при установке крышек должны смотреть друг на друга (быть с одной стороны).
Гайки шатунных болтов на большинстве моделей затягиваются динамометрическим ключом с усилием 5.6 кгс.м (4.8- 6.0 кгс.м).
Большие и маленькие хитрости при монтаже поршней и шатунов в двигатель
Когда приходит время собирать двигатель, особенно V-образный, правильная взаимная установка поршней и шатунов, а также по отношению к блоку цилиндров и коленчатому валу, может поставить в тупик многих мотористов. Этой статьей мы постараемся им помочь.
Как правильно устанавливать поршни на шатуны?
Если вы собираете V-образной двигатель, то следует иметь в виду: если нижняя головка шатуна имеет с одной стороны более широкую фаску, то она должна быть обращена к галтели (закруглению) шатунной шейки коленчатого вала.
Если же шатуны предназначены для использования с коленчатым валом, без четко выраженных галтелей, то они могут быть и без несимметричных фасок. Тогда ориентация шатуна может определяться по положению «замков» вкладышей: обращенных наружу блока или внутрь (в сторону распредвала – если он находится в развале блока цилиндров).
К примеру, «замки» вкладышей SBC и BBC должны быть обращены наружу. У других вкладышей «замки» могут быть направлены внутрь. На работу собственно вкладышей расположение «замков» не оказывает никакого влияния. Надо лишь правильно ориентировать шатун.
Если же на нижней головке шатуна отсутствуют фаски с обеих сторон, то вкладыш должен быть смещен от галтели шатунной шейки, чтобы его край не попал на закругление.
Сквозные отверстия в верхней и нижней головках шатуна
Часто шатун имеет на нижней головке сквозное отверстие, которое нужно для смазки стенки цилиндра. Эти отверстия предназначены не для смазывания распределительного вала, как полагают некоторые.
Бывает, что отверстие расположено только с одной стороны нижней головки шатуна. Подобные шатуны надо устанавливать так, чтобы отверстие в нижней головке было обращено в сторону распределительного вала (в сторону развала блока цилиндров).
Отверстие в верхней головке шатуна (будь оно сверху или под сбоку – углом) служит для смазки поршневого пальца. Поэтому его ориентация в двигателе роли не играет.
«Замки» шатунных вкладышей
«Замки» (фиксирующие выступы) на вкладышах и соответствующие пазы на нижней головке шатуна и его крышки нужны лишь для правильного позиционирования вкладышей. От «проворота» вкладышей они не спасают, поскольку вкладыши в своей «постели» фиксируются за счет натяга, возникающего при правильной затяжке крепежных болтов крышки нижней головки.
«Правильные» вкладыши, при надлежащем монтаже, слегка выступают за линию разъема нижней головки. Поэтому, после затягивания болтов, они надежно фиксируются в «постели».
В последнее время во многих двигателях используют «беззамковые» вкладыши (примером могут служить двигатели Chrysler 3.7L и 4.7L). За счет устранения операций по механической обработке пазов в шатуне и его крышке, а также «замков» на самих вкладышах снижаются затраты на их изготовление. При монтаже подобных вкладышей их надо ставить строго посередине нижней головки шатуна.
Рис. 1 Если в V-образном двигателе на одну шатунную шейку коленчатого вала монтируют два шатуна, то сторона нижней головки шатуна с более узкой фаской должна быть обращена к соседнему шатуну…
Рис. 2 … в этом случае бОльшая фаска на нижней головке шатуна оказывается обращенной в сторону галтели шатунной шейки коленчатого вала.
Рис. 3 Фиксирующий выступ («замок») на вкладыше и соответствующий ему паз в нижней головке шатуна нужны только для того, чтобы правильно установить вкладыши в шатуне. «Замки» никогда не удержат вкладыши от проворачивания в шатуне, если при сборке были допущены какие-либо нарушения. К примеру: болты нижней головки шатуна не затянуты как следует или отверстие в нижней головке потеряло свою форму.
Рис. 4 Вкладыши фиксируются в шатуне только за счет радиального усилия, которое возникает от натяга установленных вкладышей, когда крепежные болты нижней головки затянуты надлежащим моментом. Чтобы получить требуемый натяг вкладыш сделан чуть длиннее своего посадочного места. Поэтому, когда вы «от руки» установите вкладыш в «постель», он будет немного выступать над плоскостью разъема. Так и должно быть – ни в коем случае не надо подпиливать или подрезать края вкладышей!
Crush Height Each Half Bearing — выступание вкладышей над плоскостью разъема
Bearing — вкладыш
Cap — крышка нижней головки шатуна
Radial Pressure — радиальное усилие
Рис. 5 Измерять максимальный диаметр поршня надо в строго определенном месте, поскольку юбка поршня имеет «бочкообразный» профиль и результаты измерений, по высоте поршня, будут существенно различаться.
Рис. 6 Сквозное отверстие на боковой поверхности ВГШ (верхней головки шатуна) (верхнее фото) может указывать на прессовую посадку пальца в шатуне. На втором фото показан тот же самый шатун, но снаружи. А вот отверстие сверху ВГШ (третье фото) служит для улучшения смазки «плавающего» поршневого пальца.
Рис. 7 На днище поршня обычно есть специальные метки (например, изображена стрелка и надпись «FRONT» — как на фото) помогающие правильно сориентировать поршень при сборке двигателя.
Рис. 8
Смещение шатуна
Существуют двигатели, у которых стержень шатуна смещен относительно верхней или нижней головок (если смотреть на шатун сбоку – «в профиль»). Подобные шатуны применяют в V-образных двигателях, у которых левый и правый ряды цилиндров стоят «со сдвигом», вперед и назад, относительно друг друга. В зависимости от конкретной модели двигателя, стержень шатуна может иметь смещение 2,5 мм или даже более.
Если есть какие-то сомнения, то при монтаже обратите внимание, что верхняя головка шатуна центрируется по поршню – в бобышках под палец.
Нужно ли в двигателях с вращением против часовой стрелки устанавливать поршни в «обратную» сторону?
На двигателе с обратным вращением – когда коленвал вращается против часовой стрелки, если смотреть с передней части двигателя – шатуны обычно устанавливаются так же, как и в обычном моторе, коленвал которого вращается по часовой стрелке. То есть, бОльшая фаска нижней головки шатуна все равно будет обращена к галтели шатунной шейки.
Однако, если применяются поршни со смещенным поршневым пальцем, то в этом случае поршень должен быть установлен «назад» (развернут на 180 град) относительно его «стандартного» положения. Поршневой палец в подобном поршне смещен к нагруженной стороне юбки поршня.
В двигателе с вращением по часовой стрелке нагруженная сторона цилиндра обращена к впускному коллектору на левом ряду цилиндров («водительской» стороне) и к выпускному коллектору на правом ряду цилиндров («пассажирской» стороне) стороне.
В двигателе с обратным вращением давление на стенку цилиндра от поршня направлено в другую сторону: со стороны выхлопа – слева и со стороны впуска – справа. Если поршни симметричны (т. е. не имеют смещенного пальца), то их ориентация зависит только от цековок под клапанные тарелки на днище – они должны быть сориентированы в соответствии с положением клапанов.
Конструкция юбки поршня
Форма, площадь и масса юбки поршня играют важную роль в потерях на трение и стабилизации поршня при перекладке в верхней и нижней мертвых точках. Здесь мы покажем роль нагруженных и ненагруженных сторон поршня и разработку асимметричных юбок, предназначенных преимущественно для снижения веса.
Левая и правая стороны поршня при работе двигателя нагружены по-разному. Поэтому конструкция юбки поршня играет важную роль в распределении воспринимаемых нагрузок – с точки зрения прочности и веса поршня.
Юбка поршня должна выдерживать давление на стенку цилиндра при одновременном уменьшении трения. А ее площадь должна быть такой, чтобы быть прочной, обеспечивая при этом стабильность поршня, чтобы свести к минимуму «раскачивание» относительно оси пальца, когда поршень движется вверх-вниз. Причем нагруженная поверхность юбки испытывает наибольшую нагрузку на такте расширения.
Если коленчатый вал вращается по часовой стрелке (глядя на двигатель спереди), то нагруженная поверхность юбки поршня обращена к впускному коллектору на левом ряду цилиндров («водительской» стороне) и к выпускному коллектору на правом ряду цилиндров («пассажирской» стороне).
Менее нагруженная сторона юбки воспринимает усилие на такте сжатия. Эта разница в нагрузках обусловлена положением, углом между шатуном и поршнем, при его перемещении.
За весь рабочий цикл разница в нагрузке на разные стороны юбки поршня различается в десять раз! Причем, нагрузка на юбку поршня может варьироваться в зависимости от хода поршня, длины шатуна и максимального давления в цилиндре.
Поэтому асимметричные поршни должны быть специальными – для левого и правого ряда цилиндров. На днище поршня в таком случае наносятся стрелки или иные метки, указывающие на переднюю часть двигателя.
Рис. 9 На этом фото показаны асимметричные поршни для левого и правого рядов цилиндров V-образного двигателя. Их особенностью является расширенная часть юбки поршня на нагруженной стороне и зауженная – на стороне с меньшей нагрузкой.
Рис. 10 Другой пример асимметричного поршня. Обратите внимание, как сближены бобышки под поршневой палец, что позволяет сделать поршневой палец короче и легче. Кроме того, хотя это почти невозможно заметить глазом, ось пальца смещена к нагруженной стороне поршня (в сторону более широкой части юбки) на 0,50 мм – для уменьшения дисбаланса из-за разницы в массе «узкой» и «широкой» частей юбки.
Нагруженная сторона юбки поршня
Когда поршень движется вниз на такте расширения, он испытывает значительное сопротивление, пытаясь провернуть коленчатый вал. С ростом нагрузки увеличивается и сопротивление. При этом нагруженная сторона юбки поршня воспринимает боковое давление, которое увеличивает нагрузку (с ростом трения и износа) на соответствующей стороне стенки цилиндра.
Если на днище поршня имеется какая-либо метка (к примеру точка, или стрелка, или надпись «Front»), важно установить поршень в соответствии с этой меткой, обычно указывающей на переднюю часть двигателя.
Ненагруженная сторона юбки поршня
Эта часть юбки поршня противоположна нагруженной стороне. Она работает, когда поршень движется вверх на такте сжатия, из-за сопротивления, создаваемого сжимаемой топливно-воздушной смесью. Основная ее задача, в том, чтобы обеспечить стабильность поршня при движении в цилиндре. Поэтому эта часть юбки может быть поуже, для экономии веса.
Так что, для точной настройки в распределении этих сил между разными сторонами юбки были разработаны асимметричные поршни, которые имеют более широкую юбку на нагруженной стороне и зауженную юбку с противоположной стороны. Это обеспечивает оптимальное распределение нагрузок на юбку поршня, одновременно снижая массу поршня.
В качестве примера можно привести «асимметричную» (или Т-образную) конструкцию поршней FSR компании JE Pistons, которые имеют расширенную часть юбки на нагруженной стороне, а со стороны бобышек юбка отсутствует вовсе, что позволяет сделать поршневой палец короче и легче. Подобные поршни изначально разрабатывались для гоночных двигателей.
Еще одним преимуществом подобных поршней является улучшение условий работы поршневых колец. Но, в основном, подобная конструкция юбки, в сочетании со слегка смещенным пальцем, позволяет существенно снизить потери на трение.
Рис. 11 Из этой схемы видно, как определить нагруженную и ненагруженную стороны юбки поршня.
Thrust Load — действие боковой силы
Minor Thrust Side — ненагруженная сторона цилиндра
Major Thrust Side — нагруженная сторона цилиндра
Красная изогнутая стрелка — направление вращения коленчатого вала
Рис. 12 На этом фото хорошо видно, как различается ширина юбки поршня на нагруженной (слева) и ненагруженной (справа) сторонах поршня.
Рис. 13 Компьютерное моделирование показывает, как распределяются механические нагрузки в поршне, возникающие при работе двигателя на частичных нагрузках. (Чем темнее цвета – тем меньше нагрузка, а чем ярче – тем больше).
Рис. 14 А на этой схеме видно, как нагружен поршень сразу после воспламенения смеси.
Рис. 15 Здесь поршень показан снизу. На этой схеме хорошо видно, что во время рабочего хода наиболее нагружены верхние части отверстий под поршневой палец (они выделены красным цветом) и элементы юбки поршня, непосредственно примыкающие к ним.
Рис. 16 Тонкий слой антифрикционного покрытия (темного цвета) на юбке поршня помогает удерживать масло и снижает трение между поршнем и цилиндром – особенно при холодном запуске мотора.
Смещение пальца
Асимметричные поршни также могут иметь смещение поршневого пальца. При этом ось пальца смещена от оси поршня к нагруженной стороне примерно на 0,51 мм. Это небольшое смещение «балансирует» поршень, компенсируя разницу в массе юбки, а также снижая усилие, прикладываемое к нагруженной стороне поршня.
Опять же, ссылаясь на опыт компании JE Pistons, асимметричный поршень позволяет сделать поршневые пальцы короче, жестче и легче (примерно на 10 грамм).
Заключение
Надеемся, эта статья поможет вам лучше ориентироваться в тонкостях сборки двигателя. Помните, что лучше всего пометить поршни и шатуны перед разборкой. Грамотные ответы на ваши вопросы и помощь в технических проблемах с двигателями – наша главная задача.
Часть третья (вторая здесь)
Пришлось всё-таки заказать другие коренные и шатунные вкладыши. Штудировал каталог Kolbenschmidt. Те вкладыши, что я купил ранее, ставятся на другие двигатели (и АБТ нет в их списке). Что ж, учимся на своих ошибках — нельзя слепо доверять сайту, который выдаёт запчасть как аналог по введённому оригинальному номеру. Пробиваем предлагаемую запчасть только по каталогу производителя!
Конечно, ничего страшного не произошло, но, согласитесь, 2000 тоже на дороге не валяются )
Правильные коренные вкладыши для двигателя ABT — Kolbenschmidt 87 581 600 (VAG 026 198 491)
К ним ещё нужны упорные полукольца Kolbenschmidt 78 635 600 (VAG 026 198 421)
Купленные ранее шатунные вкладыши, как оказалось, тоже не подходят — мало того, что они без отверстия для канала смазки поршневого пальца, так ещё и шире на 1мм, чем подходящие по каталогу Kolbenschmidt. Также, у них шире замок, соответственно, даже в шатун они попросту не встанут.
Правильные шатунные вкладыши для двигателя ABT — Kolbenschmidt 87 200 600 (VAG 026 198 501)
Дальше — сборка. Много полезного по сборке почерпнул у Евгения Травникова («Теория ДВС») в видео по сборке ДВС.
Когда-то (ещё до покраски) блок отмывался кёрхером и средством «Profoam 1000», но потом долго стоял, соответственно, туда могла налететь пыль и грязь. Договорился с товарищем, который работает в автосервисе, отвёз к нему блок и коленвал. Всё тщательно продули сжатым воздухом — все каналы, каждую дырочку. Но перед сборкой я ещё дополнительно промыл масляные каналы в блоке и коленвале уайт-спиритом под напором из шприца. Промыл и гильзы.
t40-tractor.ru
Как правильно установить поршни и шатуны
Большие и маленькие хитрости при монтаже поршней и шатунов в двигатель
Когда приходит время собирать двигатель, особенно V-образный, правильная взаимная установка поршней и шатунов, а также по отношению к блоку цилиндров и коленчатому валу, может поставить в тупик многих мотористов. Этой статьей мы постараемся им помочь.
Как правильно устанавливать поршни на шатуны?
Если вы собираете V-образной двигатель, то следует иметь в виду: если нижняя головка шатуна имеет с одной стороны более широкую фаску, то она должна быть обращена к галтели (закруглению) шатунной шейки коленчатого вала.
Если же шатуны предназначены для использования с коленчатым валом, без четко выраженных галтелей, то они могут быть и без несимметричных фасок. Тогда ориентация шатуна может определяться по положению «замков» вкладышей: обращенных наружу блока или внутрь (в сторону распредвала – если он находится в развале блока цилиндров).
К примеру, «замки» вкладышей SBC и BBC должны быть обращены наружу. У других вкладышей «замки» могут быть направлены внутрь. На работу собственно вкладышей расположение «замков» не оказывает никакого влияния. Надо лишь правильно ориентировать шатун.
Если же на нижней головке шатуна отсутствуют фаски с обеих сторон, то вкладыш должен быть смещен от галтели шатунной шейки, чтобы его край не попал на закругление.
Сквозные отверстия в верхней и нижней головках шатуна
Часто шатун имеет на нижней головке сквозное отверстие, которое нужно для смазки стенки цилиндра. Эти отверстия предназначены не для смазывания распределительного вала, как полагают некоторые.
Бывает, что отверстие расположено только с одной стороны нижней головки шатуна. Подобные шатуны надо устанавливать так, чтобы отверстие в нижней головке было обращено в сторону распределительного вала (в сторону развала блока цилиндров).
Отверстие в верхней головке шатуна (будь оно сверху или под сбоку – углом) служит для смазки поршневого пальца. Поэтому его ориентация в двигателе роли не играет.
«Замки» шатунных вкладышей
«Замки» (фиксирующие выступы) на вкладышах и соответствующие пазы на нижней головке шатуна и его крышки нужны лишь для правильного позиционирования вкладышей. От «проворота» вкладышей они не спасают, поскольку вкладыши в своей «постели» фиксируются за счет натяга, возникающего при правильной затяжке крепежных болтов крышки нижней головки.
«Правильные» вкладыши, при надлежащем монтаже, слегка выступают за линию разъема нижней головки. Поэтому, после затягивания болтов, они надежно фиксируются в «постели».
В последнее время во многих двигателях используют «беззамковые» вкладыши (примером могут служить двигатели Chrysler 3.7L и 4.7L). За счет устранения операций по механической обработке пазов в шатуне и его крышке, а также «замков» на самих вкладышах снижаются затраты на их изготовление. При монтаже подобных вкладышей их надо ставить строго посередине нижней головки шатуна.
|
|
Рис. 1 Если в V-образном двигателе на одну шатунную шейку коленчатого вала монтируют два шатуна, то сторона нижней головки шатуна с более узкой фаской должна быть обращена к соседнему шатуну… |
|
|
Рис. 2 … в этом случае бОльшая фаска на нижней головке шатуна оказывается обращенной в сторону галтели шатунной шейки коленчатого вала. |
|
|
Рис. 3 Фиксирующий выступ («замок») на вкладыше и соответствующий ему паз в нижней головке шатуна нужны только для того, чтобы правильно установить вкладыши в шатуне. «Замки» никогда не удержат вкладыши от проворачивания в шатуне, если при сборке были допущены какие-либо нарушения. К примеру: болты нижней головки шатуна не затянуты как следует или отверстие в нижней головке потеряло свою форму. |
|
|
Рис. 4 Вкладыши фиксируются в шатуне только за счет радиального усилия, которое возникает от натяга установленных вкладышей, когда крепежные болты нижней головки затянуты надлежащим моментом. Чтобы получить требуемый натяг вкладыш сделан чуть длиннее своего посадочного места. Поэтому, когда вы «от руки» установите вкладыш в «постель», он будет немного выступать над плоскостью разъема. Так и должно быть – ни в коем случае не надо подпиливать или подрезать края вкладышей! |
Crush Height Each Half Bearing — выступание вкладышей над плоскостью разъема
Bearing — вкладыш
Cap — крышка нижней головки шатуна
Radial Pressure — радиальное усилие
|
|
Рис. 5 Измерять максимальный диаметр поршня надо в строго определенном месте, поскольку юбка поршня имеет «бочкообразный» профиль и результаты измерений, по высоте поршня, будут существенно различаться. |
|
|
Рис. 6 Сквозное отверстие на боковой поверхности ВГШ (верхней головки шатуна) (верхнее фото) может указывать на прессовую посадку пальца в шатуне. На втором фото показан тот же самый шатун, но снаружи. А вот отверстие сверху ВГШ (третье фото) служит для улучшения смазки «плавающего» поршневого пальца. |
|
|
Рис. 7 На днище поршня обычно есть специальные метки (например, изображена стрелка и надпись «FRONT» — как на фото) помогающие правильно сориентировать поршень при сборке двигателя. |
|
|
Рис. 8 Если поршни предназначены для V-образного двигателя, то обычно с «изнанки» таких поршней ставят метку «L» — если их монтируют в левый ряд цилиндров или «R» — для правого ряда цилиндров. |
Смещение шатуна
Существуют двигатели, у которых стержень шатуна смещен относительно верхней или нижней головок (если смотреть на шатун сбоку – «в профиль»). Подобные шатуны применяют в V-образных двигателях, у которых левый и правый ряды цилиндров стоят «со сдвигом», вперед и назад, относительно друг друга. В зависимости от конкретной модели двигателя, стержень шатуна может иметь смещение 2,5 мм или даже более.
Если есть какие-то сомнения, то при монтаже обратите внимание, что верхняя головка шатуна центрируется по поршню – в бобышках под палец.
Нужно ли в двигателях с вращением против часовой стрелки устанавливать поршни в «обратную» сторону?
На двигателе с обратным вращением – когда коленвал вращается против часовой стрелки, если смотреть с передней части двигателя – шатуны обычно устанавливаются так же, как и в обычном моторе, коленвал которого вращается по часовой стрелке. То есть, бОльшая фаска нижней головки шатуна все равно будет обращена к галтели шатунной шейки.
Однако, если применяются поршни со смещенным поршневым пальцем, то в этом случае поршень должен быть установлен «назад» (развернут на 180 град) относительно его «стандартного» положения. Поршневой палец в подобном поршне смещен к нагруженной стороне юбки поршня.
В двигателе с вращением по часовой стрелке нагруженная сторона цилиндра обращена к впускному коллектору на левом ряду цилиндров («водительской» стороне) и к выпускному коллектору на правом ряду цилиндров («пассажирской» стороне) стороне.
В двигателе с обратным вращением давление на стенку цилиндра от поршня направлено в другую сторону: со стороны выхлопа – слева и со стороны впуска – справа. Если поршни симметричны (т. е. не имеют смещенного пальца), то их ориентация зависит только от цековок под клапанные тарелки на днище – они должны быть сориентированы в соответствии с положением клапанов.
Конструкция юбки поршня
Форма, площадь и масса юбки поршня играют важную роль в потерях на трение и стабилизации поршня при перекладке в верхней и нижней мертвых точках. Здесь мы покажем роль нагруженных и ненагруженных сторон поршня и разработку асимметричных юбок, предназначенных преимущественно для снижения веса.
Левая и правая стороны поршня при работе двигателя нагружены по-разному. Поэтому конструкция юбки поршня играет важную роль в распределении воспринимаемых нагрузок – с точки зрения прочности и веса поршня.
Юбка поршня должна выдерживать давление на стенку цилиндра при одновременном уменьшении трения. А ее площадь должна быть такой, чтобы быть прочной, обеспечивая при этом стабильность поршня, чтобы свести к минимуму «раскачивание» относительно оси пальца, когда поршень движется вверх-вниз. Причем нагруженная поверхность юбки испытывает наибольшую нагрузку на такте расширения.
Если коленчатый вал вращается по часовой стрелке (глядя на двигатель спереди), то нагруженная поверхность юбки поршня обращена к впускному коллектору на левом ряду цилиндров («водительской» стороне) и к выпускному коллектору на правом ряду цилиндров («пассажирской» стороне).
Менее нагруженная сторона юбки воспринимает усилие на такте сжатия. Эта разница в нагрузках обусловлена положением, углом между шатуном и поршнем, при его перемещении.
За весь рабочий цикл разница в нагрузке на разные стороны юбки поршня различается в десять раз! Причем, нагрузка на юбку поршня может варьироваться в зависимости от хода поршня, длины шатуна и максимального давления в цилиндре.
Поэтому асимметричные поршни должны быть специальными – для левого и правого ряда цилиндров. На днище поршня в таком случае наносятся стрелки или иные метки, указывающие на переднюю часть двигателя.
|
|
Рис. 9 На этом фото показаны асимметричные поршни для левого и правого рядов цилиндров V-образного двигателя. Их особенностью является расширенная часть юбки поршня на нагруженной стороне и зауженная – на стороне с меньшей нагрузкой. |
|
|
Рис. 10 Другой пример асимметричного поршня. Обратите внимание, как сближены бобышки под поршневой палец, что позволяет сделать поршневой палец короче и легче. Кроме того, хотя это почти невозможно заметить глазом, ось пальца смещена к нагруженной стороне поршня (в сторону более широкой части юбки) на 0,50 мм – для уменьшения дисбаланса из-за разницы в массе «узкой» и «широкой» частей юбки. |
Нагруженная сторона юбки поршня
Когда поршень движется вниз на такте расширения, он испытывает значительное сопротивление, пытаясь провернуть коленчатый вал. С ростом нагрузки увеличивается и сопротивление. При этом нагруженная сторона юбки поршня воспринимает боковое давление, которое увеличивает нагрузку (с ростом трения и износа) на соответствующей стороне стенки цилиндра.
Если на днище поршня имеется какая-либо метка (к примеру точка, или стрелка, или надпись «Front»), важно установить поршень в соответствии с этой меткой, обычно указывающей на переднюю часть двигателя.
Ненагруженная сторона юбки поршня
Эта часть юбки поршня противоположна нагруженной стороне. Она работает, когда поршень движется вверх на такте сжатия, из-за сопротивления, создаваемого сжимаемой топливно-воздушной смесью. Основная ее задача, в том, чтобы обеспечить стабильность поршня при движении в цилиндре. Поэтому эта часть юбки может быть поуже, для экономии веса.
Так что, для точной настройки в распределении этих сил между разными сторонами юбки были разработаны асимметричные поршни, которые имеют более широкую юбку на нагруженной стороне и зауженную юбку с противоположной стороны. Это обеспечивает оптимальное распределение нагрузок на юбку поршня, одновременно снижая массу поршня.
В качестве примера можно привести «асимметричную» (или Т-образную) конструкцию поршней FSR компании JE Pistons, которые имеют расширенную часть юбки на нагруженной стороне, а со стороны бобышек юбка отсутствует вовсе, что позволяет сделать поршневой палец короче и легче. Подобные поршни изначально разрабатывались для гоночных двигателей.
Еще одним преимуществом подобных поршней является улучшение условий работы поршневых колец. Но, в основном, подобная конструкция юбки, в сочетании со слегка смещенным пальцем, позволяет существенно снизить потери на трение.
|
|
Рис. 11 Из этой схемы видно, как определить нагруженную и ненагруженную стороны юбки поршня.
Thrust Load — действие боковой силы |
Рис. 12 На этом фото хорошо видно, как различается ширина юбки поршня на нагруженной (слева) и ненагруженной (справа) сторонах поршня.
|
|
Рис. 13 Компьютерное моделирование показывает, как распределяются механические нагрузки в поршне, возникающие при работе двигателя на частичных нагрузках. (Чем темнее цвета – тем меньше нагрузка, а чем ярче – тем больше). |
|
|
Рис. 14 А на этой схеме видно, как нагружен поршень сразу после воспламенения смеси. |
|
|
Рис. 15 Здесь поршень показан снизу. На этой схеме хорошо видно, что во время рабочего хода наиболее нагружены верхние части отверстий под поршневой палец (они выделены красным цветом) и элементы юбки поршня, непосредственно примыкающие к ним. |
|
|
Рис. 16 Тонкий слой антифрикционного покрытия (темного цвета) на юбке поршня помогает удерживать масло и снижает трение между поршнем и цилиндром – особенно при холодном запуске мотора. |
Смещение пальца
Асимметричные поршни также могут иметь смещение поршневого пальца. При этом ось пальца смещена от оси поршня к нагруженной стороне примерно на 0,51 мм. Это небольшое смещение «балансирует» поршень, компенсируя разницу в массе юбки, а также снижая усилие, прикладываемое к нагруженной стороне поршня.
Опять же, ссылаясь на опыт компании JE Pistons, асимметричный поршень позволяет сделать поршневые пальцы короче, жестче и легче (примерно на 10 грамм).
Заключение
Надеемся, эта статья поможет вам лучше ориентироваться в тонкостях сборки двигателя. Помните, что лучше всего пометить поршни и шатуны перед разборкой. Грамотные ответы на ваши вопросы и помощь в технических проблемах с двигателями – наша главная задача.
ХОТИТЕ СТАТЬ АВТОРОМ?
Пришлите свою статью
www.mehanika.ru
Замена вкладышей не снимая двигатель
Содержание страницы
Порой на автомобиле требуется совсем небольшой ремонт, просто заменить вкладыши, но неужели для этого придется снимать мотор, искать таль или нескольких помощников для такой простой процедуры? Когда дело доходит до такой необходимости, поможет замена вкладышей не снимая двигатель. Этот простой вид ремонта не нуждается в большом количестве инструментов, но требует определенной сноровки, так что стоит сразу оценить свои навыки.
Внутри двигателя на коленвале вкладыши крепятся на усик, который и отвечает за фиксацию подшипника в постели двигателя, когда он запущен. А смазка на них подается через специальную канавку, недостаток смазки всегда привходит к появлению зацепок и заклиниванию. За счет таких вкладышей снижается время износа детали, потому они всегда должны работать на сто процентов, иначе — не избежать в скором времени капремонта. Однако во время поездки может обнаружиться:
- Проворачивание вкладышей. Если крепежный усик выскочил со своего места (порой ввиду нехватки смазки), то он начинает проворачиваться. Из-за его проворота на шейке будут появляться задиры, ведущие к необходимости шлифования коленвала.
- Люфт. Эту поломку легко услышать по стуку коленного вала. Как только вы услышите подозрительные постукивания, к ремонту следует преступать незамедлительно, при этом не нужно снимать с крепления мотор.
Почему так происходит и как этого избежать?
- Смазка была слишком вязкая или ее было слишком мало. В смазку попал абразив и нарушил гладкость хода. Чистота смазки — один из ключевых параметров профилактики любой поломки, лучше меняйте ее регулярно каждые 60-80 тыс. км. пробега.
- Мотор постоянно работал в режиме перегрузок. Не стоит постоянно «надрывать» двигатель на высоких оборотах и длительное время гнать автомобиль, не сбрасывая скорости.
- При установке прошлых подшипников натяг был слишком малый. Проверяйте все сами, хорошо затягивайте болты, лучше пользоваться специальным оборудованием.
Как проводится замена вкладышей, не снимая двигатель?
Многие автовладельцы думают и пишут на форумах, что добраться до вкладышей, не снимая и не вынимая из капота мотора, нереально. Однако такие операции проводят ремонтники на судах, где размеры деталей огромны и сил для снятия двигателя требуется слишком много. А если методика существует, ее можно применять и для простых автомобилей.
- Поставьте автомобиль на эстакаду, чтобы получить легкий доступ к двигателю. Если на нем установлена защита, то ее следует снять и слить смазку.
- Заранее снимите коробку, переднюю крышку и ослабьте цепь распредвала. Если не лень, лучше снять ее целиком, чтобы не мешала.
- Снимите стартер и поддон (если не мешает балка). Если она препятствует работе, придется приподнимать мотор и вытаскивать из-под него поддон.
- Теперь вы получили доступ к коленвалу. Проще всего заменить шатунные вкладыши. Старые подшипники вытаскиваются после откручивания винтов головки, поставить на место новые легко, только не забудьте хорошо смазать их тем же моторным маслом, что залито у вас в двигателе.
- Сложнее проходит замена коренных вкладышей, не снимая двигатель. Потребуется приопустить коленвал, ослабив его крепление. Сильно опускать не требуется, на десять, максимум — пятнадцать сантиметров.
- Теперь вкладыши вытащить будет легче. Но потребуется алюминиевая заклепка, которую нужно вставить в смазочное отверстие, так она вытолкнет наружу подшипник. Главное, чтобы размер заклепки подходил и не царапал коленвал.
Не забывайте оценивать состояние вытащенных вкладышей. Если задиров нет, то можно обойтись простой сменой деталей. А вот если он сильно потрепан, все же придется шлифовать коленвал, полностью сняв его с крепления.
Не забывайте правильно подбирать сменные вкладыши. При сборке на автомобиль устанавливаются стандартные размеры. Когда проводится замена вкладышей ВАЗ 2106 не снимая двигателя, нужно соблюдать правильный шаг размерности, если у вас уже проводилась шлифовка коленвала.
Маркировка вкладышей и порядок замены:
- После первой шлифовки необходимо устанавливать вкладыши с указанным на маркировке размером в 0, 25 мм.
- После второй — полсантиметра.
- После третьей процедуры — 0. 75
- Четвертой (последней, больше не рекомендуется шлифовать коленвал) — 1 сантиметр.
Исключения составляют только Москвичи и Газы, которые можно шлифовать дополнительные два раза, для них выходят два вкладыша 1, 25 и 1, 50 миллиметр.
Установка проводится в том же порядке, не забывайте плотнее затягивать винты, чтобы они не отворачивались после длительного пробега (если вручную силы не достаточно, лучше воспользоваться динамометрическим ключом). Если вы сомневаетесь, по силам ли вам после прочтения указаний самостоятельная замена вкладыша не снимая двигатель, видео уроки с наглядной демонстрацией помогут оценить, стоит ли браться за такой вид ремонта.
automas.ru