Поршень дизельного двигателя: Поршни дизельного двигателя – это сердце системы внутреннего сгорания

конструктивные элементы, признаки и причины их износа

Поршень двигателя внутреннего сгорания представляет собой деталь цилиндрической формы, которая двигается внутри цилиндра и отвечает за преобразование энергии газов в энергию поступательного движения.

Стандартный поршень ДВС состоит из 3 основных элементов: днища, уплотняющей и направляющей частей.

Днище (или головка) служит для восприятия тепловой нагрузки и газовых сил, образующихся вследствие сгорания топливно-воздушной смеси.

Уплотняющая часть, состоящая из нескольких поршневых колец, отводит тепло от поршня к цилиндру и препятствует прорыву газов.

Направляющая часть (юбка) поддерживает положение поршня и передает боковое усилие на стенки цилиндра.

Далее каждая из этих частей будет рассмотрена более подробно.

Днище поршня

Днище поршня может иметь разную форму, что зависит от типа двигателя, особенностей смесеобразования и газообмена в цилиндре, расположения форсунок, свечей и клапанов.

Детали с выпуклым днищем обладают повышенной прочностью, однако они работают в камере сгорания линзовидной формы, что увеличивает теплоотдачу и механические потери.

Поршни с вогнутым днищем используются в дизельных моторах и бензиновых двигателях с высокой степенью сжатия. Они образуют компактную форму камеры сгорания, однако более склонны к образованию нагара.

Наиболее простыми и распространенными являются поршни с плоскими днищами. Ими оснащаются многие бензиновые двигатели, а также дизельные ДВС вихрекамерного и предкамерного типа.

Днище поршня принимает на себя основную термическую нагрузку, поэтому толщина поршня в этой части больше, чем в других. Чем днище толще, тем больше масса детали, но меньше ее нагрев.

Стандартная толщина днища поршня в обычных двигателях – 7-9 мм, в турбомоторах – 11 мм, в дизельных ДВС – 10-16 мм.

В целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания некоторые виды поршней в области днища и канавки первого компрессионного кольца подвергаются твердому анодированию. В ходе этой операции верхний тонкий слой алюминия преобразуется в керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

Уплотняющую часть поршня составляют поршневые кольца: в современных двигателях используется, как правило, три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер двигателя. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды таких колец имеют вырез. Наибольшие нагрузки воспринимает первое компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали, ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Маслосъемные кольца предназначены для удаления излишков масла и предупреждения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца. Через них масло, удаленное со стенок цилиндра, поступает внутрь поршня, а затем попадает в поддон картера двигателя.

Некоторые виды маслосъемных колец оснащены пружинным расширителем.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше, чем направляющей. Это связано с повышенным нагревом детали в районе колец. Жаровый пояс имеет еще меньший диаметр, что позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках после термического расширения поршня.

Для уплотнения поршня наибольшее значение имеет материал и качество колец. Чугунные маслосъемные кольца намного надежнее и проще в установке, чем составные. При перегреве их упругость не снижается, поэтому не возникает таких проблем как выброс масла, пропуск газов в картер и пр.

Направляющая часть

Направляющую (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки (приливы), в которых располагается отверстие под поршневой палец. Для фиксации пальца предусмотрены специальные канавки.

Нижняя кромка юбки снабжена буртиком для последующей механической обработки и подгонки поршня. Буртик растачивается с внутренней стороны в том случае, если поршень слишком тяжелый. В местах расположения отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления. Эти зоны не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».

Чтобы поршень свободно перемещался в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор, величина которого зависит от линейного расширения металла пары «поршень-цилиндр» при нормальной работе ДВС.

Перегрев грозит чрезмерным расширением поршня, образованием на нем задиров и заклиниванием. Однако решать проблему выставлением большого зазора не рекомендуется – это не только снижает уплотняющие свойства поршня, но и грозит выходом двигателя из строя.

Поверхности юбки воспринимают силы бокового давления, в процессе движения поршня испытывают повышенное трение и нагрев. Именно поэтому многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки антифрикционное покрытие (АФП), что позволяет не только защитить детали от усиленного износа, но и облегчить приработку на новом двигателе.

Существуют АФП, которые можно наносить не только в заводских условиях, но и в обычных мастерских, гаражах и прочих помещениях, не оборудованных специальными приспособлениями.

Одним из таких материалов является антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Аэрозольная упаковка делает процесс нанесения этого состава простым и удобным. Полимеризация АФП возможна как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Опыт использования покрытия показал, что оно эффективно снижает трение, предотвращает скачкообразное движение и задиры, сохраняет работоспособность двигателя даже в режиме масляного голодания.

Материал устойчив к длительному воздействию моторного масла и при правильной предварительной подготовке поверхностей не теряет своих свойств на протяжении долгого времени.

MODENGY Для деталей ДВС доступно в наборе со Специальным очистителем-активатором MODENGY, который не только очищает и обезжиривает, но и гарантирует отличную адгезию покрытия.

Поршень, как и любой другой рабочий элемент двигателя, подвержен механическим повреждениям и износу.

Ежедневная эксплуатация автомобиля способствует выработке ресурса деталей, на что указывает:

• Повышенный расход масла
• Синий дым из выхлопной трубы
• Нагар на свечах зажигания
• Нестабильная работа ДВС на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
• Увеличение расхода топлива в 2 и более раз
• Снижение мощности двигателя и т. д.

Все это свидетельствует о некорректной работе двигателя, в частности, поршневой группы. Далее отметим, какие проблемы для нее наиболее актуальны.

Задиры и нагар на днище поршня

Появляются вследствие перегрева поршня из-за нарушения процесса сгорания, деформации и/или засорения масляной форсунки, несоответствия размера детали рекомендованным, неисправности системы охлаждения, уменьшения зазора в верхней части рабочей поверхности.

Следы от ударов на днище поршня

Свидетельствуют о слишком большом выступе поршня, неверной посадке клапана, слишком малом зазоре в клапанном приводе, отложениях масляного нагара на днище поршня, неподходящем уплотнении ГБЦ, некорректно выставленным фазам газораспределения.

Наплавления и расплавление металла на поверхностях

Указывают на неравномерный впрыск топлива, позднее зажигание, недостаточное сжатие смеси, неверный момент начала впрыска и его количество, неисправность впрыскивающих форсунок.

Трещины на днище поршня и в полости камеры сгорания

Говорят о недостаточной компрессии в цилиндрах, плохом охлаждении поршня, некорректном впрыске смеси. Трещины могут появиться при установке поршней в неподходящей к ним по форме полости камеры сгорания.

Повреждения поршневые колец

Возникают вследствие неправильной установки поршней, избытке топлива в камере сгорания, вибрации самих поршневых колец, сильном осевом износе кольцевой канавки.

Радиальный износ поршня

Наблюдается из-за избыточного количества топлива в камере сгорания. Такая проблема является следствием сбоев в процессе приготовления смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давлении сжатия. Осевой износ возникает в результате загрязнения поршня во время приработки ДВС.

Износ юбки поршня

Повреждения на юбке могут возникать по нескольким причинам. Ассиметричное пятно контакта на боковой поверхности тронка обычно вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, неправильно просверленными отверстиями цилиндра, большим люфтом шатунного подшипника, наклонно просверленными отверстиями в головках шатунов.

Задиры образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом запуске двигателя.

Поверхности трения юбки поршней истираются также из-за попадания топлива в масло, неисправного пускового устройства холодного двигателя, недостаточного сжатия, перебоев в зажигании и работе ДВС на переобогащенной воздушно-топливной смеси.

Кавитация гильз

Кавитация – основная причина выхода гильз из строя. Это явление вызвано недостатком охлаждения, слишком низкой или высокой температурой, применением неподходящей охлаждающей жидкости, неправильной и/или неточной посадки гильз цилиндров, использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Масляный нагар на днище цилиндра

Такие отложения возникают вследствие избыточного содержания масла в камере сгорания. Это вызвано, в свою очередь, неисправностью деталей, прорывом газов с проникновением масла во всасывающий тракт, недостаточным отделением масляного тумана от картерных газов.

Возврат к списку

Причины прогара поршня дизельного двигателя

В процессе эксплуатации автомобиля, его двигатель регулярно подвергается нагрузкам. Как и любой другой механизм, двигатель имеет свой ресурс. Есть также дополнительные факторы, которые могут ускорить поломку двигателя.

Прогар поршня двигателя — одна из частых неисправностей ДВС.

Прогорел поршень симптомы:

• Двигатель троит. Компрессия в цилиндре отсутствует, двигатель работает неровно.
• Очень сильно увеличились картерные газы. Продукты горения топлива попадают в картер двигателя и создают излишнее давление.
• Потеря тяги. При неработающем цилиндре тяга пропадает.
• Дымность. Признаком прогара поршня также является увеличенная дымность за счет попадания лишнего масла в цилиндр.
• Жор масла. Расход масла резко увеличивается при прогаре поршня дизельного двигателя.

Основные причины прогара или разрушения поршня дизельного двигателя

1. Льет форсунка

Первой и самой вероятной причиной прогорания поршня является то, что льет форсунка. Проще говоря, она подает больше топлива, чем допустимо производителем. В итоге, приходится работать с большим объемом горения и пламени, чем позволено. Данная история сопровождается характерным «тах-кающим» звуком.

Если долго использовать машину в подобном режиме, то со временем стенки поршня оплавляются. Материал расплавленного алюминия будет разлетаться по стенкам цилиндра и ускорит разрушение двигателя. Чем дольше так ездить, тем больше деталей вам потребуется заменить. Вплоть до полноценной замены двигателя.

2. Масло в камере сгорания

Причиной прогара поршней может стать попадание масла в цилиндры вследствии износа сальников, направляющей клапана и закоксованных колец. Масло стекает по впускному клапану и потихоньку капает на поршень двигателя. Температура горения масла выше, чем температура топлива. И эта ситуация заставляет двигатель постепенно разрушаться.

3. Антифриз в камере сгорания

Бывает так, что в камеру сгорания поршня попадает антифриз. Попадание воды или антифриза внутрь камеры сгорания производит катализацию взрыва.

Поршень в двигателе можно сравнить с раскаленной сковородкой. Каждый из нас знает, что при попадании небольшого количества воды на сковородку, она начинает шипеть и выплескивать масло.

Внутри камеры сгорания температура может достигать 700 градусов, давление также очень высокое. Всё это служит катализатором для сильного микро-взрыва с последующим расплескиванием и повреждением металла.

Даже одна капля воды может стать катализатором проблем с двигателем!

Дизельный мотор имеет отличия от бензинового. Двигатели отличаются в частности принципом воспламенения, у бензина от искры, у дизеля от сжатия. Соответственно, нагрузка на сами поршня также превышает бензиновые аналоги примерно в 3 раза. Компрессия бензинового двигателя достигает значения в 10 бар давления. В свою очередь, дизельный двигатель обеспечивает давление в 30 бар. Степень сжатия также выше в 3 раза.

Дизельный двигатель более износоустойчивый. Правда, существует ряд нюансов, который делает дизельный двигатель менее устойчивым, чем бензиновый. Чаще всего, дизель дольше прослужит своему владельцу, если все в двигателе будет хорошо и обслуживаться он будет вовремя. Но, практика показывает, что в 90% случаев это не так.

Диагностика дизельного двигателя

При заказе вы получаете персонального менеджера который обеспечит максимально быстрое выполнение всех необходимых задач

Заказать диагностику

Сколько стоит ремонт дизельного двигателя

Реставрация посадочных мест насос-форсунок

1500 грн / место

Регулировка зазоров клапанов

от 1500 грн

Замена распределительного вала

от 3000 грн

Ремонт ГБЦ

от 7500 грн

Капитальный ремонт двигателя

от 20000 грн

Почему стоит обратиться к нам?

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД

Любая работа над двигателем выполняется под ключ. Мы снимем мотор с вашего автомобиля и установим его обратно.

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ

Перед любым ремонтом мы обязательно проводим диагностику систем автомобиля, чтобы определить актуальность ремонта и необходимость замены деталей.

БОЛЬШОЙ ОПЫТ РАБОТЫ

С 2013 года мы отремонтировали более 300 дизельных двигателей

Как справиться с проблемой?

Избежать такой ситуации очень просто. Вовремя проходите технический осмотр. Следите за уровнем масла и антифриза и вовремя проводите их замену. При посторонних звуках в районе двигателя обязательно проверяйте машину на СТО. Своевременная диагностика двигателя предупреждает его неисправность.

Нужна консультация?

Наш специалист вам перезвонит!

Заказать звонок

Требования к дизельным поршням и гильзам

Дизельные двигатели предъявляют высокие требования к своим поршням. Такие факторы, как степень сжатия двигателя, давление в цилиндре и температура пламени, являются важными факторами при проектировании и конструкции дизельных поршней.

Поршни являются одними из наиболее тяжело работающих компонентов дизельного двигателя.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Дизельные двигатели представляют собой высокотемпературные двигатели с высокой степенью сжатия, которые предъявляют высокие требования к своим поршням. Степень сжатия обычно находится в диапазоне от 16: 1 до 20: 1, что повышает тепловую эффективность и экономию топлива, но также создает большее давление.

Давление в цилиндрах многих серийных дизельных двигателей может варьироваться от 2200 до 2700 фунтов на квадратный дюйм или выше в зависимости от номинальной мощности двигателя, по сравнению с 1450 фунтов на квадратный дюйм для бензинового двигателя без наддува или 2100 фунтов на квадратный дюйм для газового двигателя с турбонаддувом.

Дизельным поршням также приходится бороться с большим количеством тепла, чем их бензиновым аналогам. Температура пламени может варьироваться от 2600 градусов по Фаренгейту до более 3600 градусов по Фаренгейту в камере сгорания поршня, создавая температуру поверхности до 750 градусов по Фаренгейту или выше в области обода вокруг камеры сгорания.

При таких температурах алюминиевые поршни могут быть опасно близки к температуре плавления, поэтому масляное охлаждение необходимо для отвода тепла, охлаждения колец и контроля теплового расширения.

Охлаждение…

Поршни дизеля охлаждаются путем распыления масла на нижнюю часть поршня и направления части масла в полые полости или галереи в верхней части поршня за верхней кромкой кольца.

На некоторых поршнях канал охлаждения масла создается в задней части вкладыша верхнего кольца путем приваривания к стальной пластине. Масляное охлаждение снижает температуру верхнего кольца до 100 градусов по Фаренгейту и более для лучшего уплотнения, уменьшения прорыва газов и увеличения срока службы поршня и кольца.

… И дайте им место

Высокие рабочие температуры также означают, что дизельным поршням обычно требуется больший зазор для компенсации теплового расширения, особенно когда двигатель модифицируется для увеличения мощности. Для стандартного Duramax завод рекомендует около 0,002 дюйма зазора между поршнем и стенкой.

Для уличных гонок/драйва вы можете оставить зазор поршня от 0,006 до 0,008 дюйма в зависимости от типа используемых поршней (литые или кованые) и величины давления наддува.

Для дизельного двигателя с высоким наддувом, используемого для буксировки, может потребоваться зазор от 0,012 до 0,013 дюйма.

Материал поршня дизельного двигателя

Поршни большинства серийных дизельных двигателей по-прежнему изготавливаются из литого алюминия, хотя все чаще используются новые материалы (подробнее об этом через минуту).

Можно было бы подумать, что поршни дизельных двигателей должны быть изготовлены из кованого алюминия, чтобы выдерживать более высокие нагрузки и тепло, а некоторые поршни для дизельных двигателей с улучшенными эксплуатационными характеристиками изготавливаются из кованого алюминия 2618 или даже из алюминиевых заготовок, обработанных на станках с ЧПУ.

Однако литые алюминиевые поршни уже давно используются в большинстве серийных дизельных двигателей, потому что литые поршни могут быть легко отлиты со стальным верхним кольцом для увеличения срока службы колец. Отливки также дешевле, чем поковки или другие материалы.

Поршни, которые используются в дизельных двигателях легких грузовиков, таких как GM Duramax, Ford Powerstroke и Dodge Cummins, как правило, длиннее и тяжелее, чем поршни, используемые в бензиновых двигателях.

Размер отверстия в этих двигателях может варьироваться от 3,74 дюйма до 4,21 дюйма в зависимости от применения, но вес поршня может достигать от 1000 до 1200 граммов с поршневым пальцем от 300 до 400 граммов.

Дополнительный вес не имеет большого значения, поскольку стандартный дизельный двигатель обычно работает на относительно низких оборотах (менее 4500 об/мин). Но если вы модифицируете один из этих двигателей для буксировки или дрэг-рейсинга, вам, вероятно, понадобится более легкий кованый поршень, способный выдерживать более высокие обороты двигателя. Вам также понадобятся разные поршни, если вы строите ходовый двигатель.

Один из поставщиков поршней, у которого мы брали интервью для этой статьи, сказал, что стандартные поршни оригинального оборудования в двигателях Cummins «переработаны» для долговечности. Наручные штифты большие и тяжелые, поэтому они прослужат долго, что отлично подходит для усердного ежедневного водителя.

Но для дизельного двигателя вам может не понадобиться столько говядины. Штифты можно облегчить, используя поршни с меньшими и более короткими поршневыми штифтами.

Долговечность не должна быть проблемой при использовании меньших и более легких штифтов, потому что дизельный двигатель, используемый для буксировки или дрэг-рейсинга, подвергается максимальной нагрузке только в течение относительно короткого периода времени. Ожидается, что он не проедет 200 000 миль или больше, как серийный двигатель.

Более легкие поршни также могут упростить и удешевить балансировку двигателя в некоторых случаях.

В двигателях Duramax коленчатый вал должен быть отбалансирован изнутри для повышения производительности, а не снаружи.

Но для этого может потребоваться много тяжелого металла в противовесах. Использование более легких поршней может минимизировать количество тяжелого металла, необходимого для достижения внутреннего баланса.

Один из производителей поршней заявил, что тенденция к использованию более легких дизельных поршней будет только усиливаться. Производитель заявил, что поршни, которые они будут производить через несколько лет, будут сильно отличаться и легче, чем те, которые они производят сегодня для высокопроизводительных дизельных двигателей.

Покрытия дизельных поршней

Многие поставщики кованых поршней для дизельных двигателей на вторичном рынке используют различные типы покрытий и обработки поверхности своих поршней. Анодирование и аналогичная обработка обычно используются в кольцевых канавках и области короны для увеличения срока службы. Многие считают анодирование обязательным, если вы строите двигатель с высоким наддувом, чтобы поршни и кольца выжили.

Антифрикционные покрытия также популярны на юбке поршня, чтобы обеспечить защиту от истирания.

Эти «сухие смазочные материалы» могут содержать такие ингредиенты, как дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама и/или ПТФЭ (тефлон) в термоотверждающемся полимерном связующем (на основе воды или растворителя).

Сухие пленочные покрытия обычно изготавливаются для обеспечения смазывающей способности поверхности и защиты от трения, истирания и износа. Сухое пленочное покрытие обеспечивает дополнительный запас прочности при падении давления масла (по крайней мере, на некоторое время) и помогает предотвратить контакт металла с металлом при экстремальном давлении или после запуска всухую.

Сухая смазочная пленка на юбках поршня обычно увеличивает диаметр поршня примерно на 0,001″, поэтому часто возникает вопрос, как это влияет на установочные зазоры поршня.

Один производитель поршней заявил, что нет необходимости компенсировать покрытие при расчете зазоров между поршнем и отверстием. «Просто притворитесь, что покрытия нет», — таков их совет. Используйте размер поршня на коробке для расчета зазоров, а не фактический диаметр поршня с покрытием.

Другим типом покрытия, которое может использоваться на дизельных поршнях для повышения производительности и управления теплом, является металлокерамическое покрытие на верхней части поршня и в камере сгорания.

Теоретически теплоотражающие покрытия улучшают тепловую эффективность и помогают поршням охлаждаться.

Но если поверхность не будет должным образом подготовлена ​​перед нанесением покрытия, оно может отслаиваться под воздействием тепла и нагрузки.

Конфигурации камеры поршня

Некоторые поршни для вторичного рынка представляют собой переработанные стандартные литые поршни. Распространенной модификацией является «удаление кромок» из области чаши, чтобы открыть камеру сгорания.

Более открытая чаша позволяет увеличить продолжительность работы инжектора для большей мощности. Размер, форма и угол наклона центрального конуса (если используется) на дне чаши также могут быть изменены, чтобы соответствовать форме распыления определенного набора форсунок.

Одна вещь, которую вы должны иметь в виду при замене поршней в немодифицированном дизельном двигателе, это убедиться, что новые поршни имеют ту же форму камеры, что и оригинальные. Это важно для поддержания той же степени сжатия и характеристик сгорания, которые были разработаны в двигателе, чтобы вы не оказывали неблагоприятного влияния на экономию топлива, производительность или выбросы.

Например, для дизелей Cummins имеется более 25 различных поршней для двигателей Cummins серии B, включая варианты для дорожных, внедорожных, морских двигателей, с турбонаддувом и без него, различные пакеты колец и т. д.

Чтобы подобрать правильный поршень на замену, вам необходимо знать «CPL» (список критических деталей) для данного двигателя. В CPL перечислены все основные детали, используемые в двигателе, включая поршни, распредвал, форсунки и турбонаддув. Вам также может понадобиться серийный номер оригинального оборудования на поршне, который может быть выгравирован или напечатан лазером на верхней части поршня. Внутри поршня также может быть необработанный номер отливки, но это не зависит от конкретного применения, поскольку одна и та же отливка может быть обработана по-разному для разных двигателей.

Стальные поршни

Ожидается, что двигатели больших внедорожных тяжелых грузовиков прослужат много миль, более миллиона или более, при надлежащем обслуживании и уходе.

Литые алюминиевые поршни достаточно хорошо выдерживают легкие и умеренные нагрузки, но для мощных двигателей можно использовать двухсекционные «шарнирные» поршни со стальными головками и алюминиевыми юбками для повышения долговечности.

Наручный штифт удерживает две детали вместе и позволяет поршню выдерживать более высокие нагрузки, чем это было бы возможно с цельным литым поршнем.

Цельные стальные поршни также используются уже несколько лет и обладают многочисленными преимуществами по сравнению с литыми алюминиевыми, коваными алюминиевыми и состоящими из двух частей алюминиево-стальными поршнями в дизельных двигателях, работающих в тяжелых условиях.

Стальные поршни более дороги в производстве, чем литые или кованые алюминиевые поршни, но сталь намного прочнее алюминия и может безотказно выдерживать более высокие нагрузки и температуры.

Вес кажется недостатком, так как сталь тяжелее и плотнее алюминия.

Тем не менее, стальные поршни могут быть такими же легкими или даже легче, чем алюминиевые поршни, если масса удалена в областях, где не требуется дополнительная прочность. Износ контактного кольца также не является проблемой для стальных поршней, поскольку весь поршень изготовлен из стали.

Еще одним преимуществом стали является то, что ее коэффициент теплового расширения аналогичен коэффициенту чугунного блока цилиндров.

Алюминий при нагревании расширяется гораздо быстрее, чем сталь, что увеличивает риск задира поршня и разрушения цилиндра, если двигатель перегреется.

Гильзы и гильзы цилиндров

Дизельные двигатели малой грузоподъемности, как и большинство бензиновых двигателей, имеют чугунные блоки с алюминиевыми или чугунными головками.

Если один или несколько цилиндров изношены или повреждены, их часто можно спасти и восстановить их первоначальный диаметр отверстия путем растачивания блока и запрессовки сухой втулки.

По словам людей, которые производят втулки, центробежные литые втулки из ковкого чугуна должны быть вашим первым выбором для любого типа применения.

Ковкий чугун обладает большей прочностью на растяжение, чем обычный серый чугун, а также большей «податливостью» (удлинением), что позволяет ему сопротивляться растрескиванию при более высоких нагрузках.

Существуют также различные марки ковкого чугуна, некоторые из которых значительно лучше других. Гильзы и вкладыши, отлитые методом центрифугирования, также обеспечивают более однородную и однородную металлургию, поэтому в гильзах нет твердых пятен или включений, которые впоследствии могут вызвать проблемы.

Втулки обычно изготавливаются наполовину и не подвергаются окончательной обработке до тех пор, пока блок не будет расточен и втулка не будет запрессована на место в блоке. Для сравнения, мокрые вкладыши часто дорабатываются в соответствии со спецификациями и готовы к установке.

Сухие втулки требуют определенной прессовой посадки, чтобы удерживать втулку на месте.

Рекомендуемая величина натяга зависит от типа металла, из которого изготовлена ​​втулка, типа блока цилиндров и области применения.

Для аналогичных металлов (железная втулка в железном блоке) стандартная рекомендация по запрессовке обычно составляет от 0,001 до 0,002 дюйма с натягом.

Для разнородных металлов (железная втулка в алюминиевом блоке) может быть рекомендован натяг до 0,003 дюйма.

Один из советов, который упрощает установку сухой втулки, а также улучшает охлаждение цилиндра, заключается в том, чтобы слегка почистить отверстие цилиндра после того, как в нем было просверлено отверстие для установки втулки. Это сгладит поверхность канала ствола и позволит втулке легче встать на место. Более гладкая поверхность также обеспечит лучший контакт металла с металлом между втулкой и блоком для хорошей теплопередачи.

Стальные втулки используются в некоторых съемных двигателях и других гоночных дизельных двигателях из-за их твердости и прочности. Но сталь тяжелее для колец, чем ковкий чугун, поэтому не ожидайте, что кольца будут служить вечно, если вы в конечном итоге установите стальные втулки в двигатель, который вы строите. Простые чугунные кольца часто лучше всего работают со стальными втулками.

Производители поршней, опрошенные в этой статье, считают, что тенденция к созданию более легких дизельных поршней будет только усиливаться, и что поршни, разрабатываемые через несколько лет, будут значительно отличаться и легче, чем те, которые производятся сегодня.

Мокрые гильзы, используемые в дизельных двигателях большой мощности, представляют собой вставные цилиндры, герметизированные сверху и снизу с помощью фланца и уплотнительных колец.

Величина скользящей посадки зависит от области применения, поэтому следуйте рекомендациям OEM. Мокрые вкладыши толще, чем ремонтные втулки или литые втулки, потому что вокруг них нет металла, обеспечивающего дополнительную поддержку. Как и в случае с сухими втулками, вкладыши из ковкого чугуна обеспечивают дополнительную прочность, необходимую для применения с высокой производительностью.

Мокрые футеровки могут выйти из строя из-за усталостного растрескивания или в результате кавитационной эрозии.

При каждом воспламенении цилиндр слегка расширяется и сжимается, что приводит к образованию мелких пузырьков в охлаждающей жидкости, циркулирующей снаружи гильз. Когда пузырьки взрываются, они делают это с большой силой и откалывают наружную часть лайнеров.

Со временем кавитация может привести к выкрашиванию и эрозии такого количества металла, что в конце концов гильза прорвется и позволит охлаждающей жидкости просочиться в цилиндр. Это может привести к перегреву двигателя или даже к гидроблокировке цилиндра.

Кавитационная эрозия часто возникает в результате пренебрежения охлаждающей жидкостью или использования охлаждающей жидкости, не содержащей «дополнительных присадок к охлаждающей жидкости». Эти добавки включают нитрит и/или молибдат, которые образуют защитную оксидную пленку на внешней стороне гильз, помогающую им противостоять кавитационной эрозии.

Полноценные охлаждающие жидкости для двигателей большой мощности, отвечающие требованиям ASTM D6210 или аналогичным стандартам, содержат соответствующие присадки, препятствующие кавитационной эрозии.

Поршень и втулка   Советы по чистовой обработке и приработке

При чистовой обработке отверстий или гильз дизельных цилиндров двух- или трехэтапный процесс, который приводит к получению плоской поверхности, обычно лучше всего подходит для сокращения времени приработки колец и времени посадки. Тип хонинговальных брусков, подача и давление, используемые для финишной обработки цилиндров, будут варьироваться в зависимости от того, какой отделки вы хотите достичь.

Как правило, вам следует избегать слишком быстрого удаления слишком большого количества металла, использования слишком большого давления подачи и чрезмерного времени выдержки, чтобы свести к минимуму накопление тепла, которое может деформировать отверстия.

Всегда рекомендуется использовать стопорные пластины для улучшения геометрии отверстия.

После завершения обработки цилиндров в соответствии со спецификацией их необходимо очистить горячей мыльной водой и щеткой, чтобы удалить все следы остатков хонингования. После очистки цилиндров их можно слегка смазать маслом для обкатки.

Используйте обычное масло или масло для обкатки для первого запуска и процесса обкатки, а не синтетическое масло. Перед запуском двигателя заполните или создайте давление в масляной системе. Как только он запустится, увеличьте его до 2000–2500 об/мин в течение 30 минут, изменяя обороты двигателя в зависимости от посадки колец.

После завершения обкатки слейте масло, замените фильтр и снова залейте в картер любое масло, которое будет использоваться с этого момента (обычно обычное 15W-40 или синтетическое 15W-40 или 5W-40).

Поршень для судового дизельного двигателя

Поршень для судового дизельного двигателя Главная || Дизельные двигатели ||Котлы||Системы подачи ||Паровые турбины ||Обработка топлива ||Насосы ||Охлаждение ||

Поршень, образующий нижнюю часть камеры сгорания: Дизельный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, который зажигает топливо, впрыскивая его в горячий воздух под высоким давлением при сгорании камера. Как и все двигатели внутреннего сгорания, дизель двигатель работает с фиксированной последовательностью событий, которая может быть достигнута либо за четыре такта, либо за два, причем ход — это ход поршня между его крайними точками. Каждый удар выполняется за половину оборот коленчатого вала.

выровнять=»влево»>

• Дом


• Дизельные двигатели


• Морской котел


• Кондиционер


• Сжатый воздух


• Батареи


• Охлаждение


• Морские насосы


• Система подачи


• Инсинератор


• Хладагенты


• Коробки передач


• Губернаторы


• Охладители


• Пропеллеры


• Рулевой механизм


• Электростанции


• Турбинная передача


• Турбокомпрессоры


• Паровые турбины


• Теплообменники


• Противопожарная защита

align=»left»>

• Измерение расхода


• Четырехтактные двигатели


• Двухтактные двигатели


• Система впрыска топлива


• Топливная система


• Масляные фильтры


• Двигатель MAN B&W


• Дизельный двигатель Sulzer


• Морские конденсаторы


• Сепаратор маслянистой воды


• Защита от превышения скорости


• Поршень и поршневые кольца


• Прогиб коленчатого вала


• Станция очистки сточных вод


• Система пускового воздуха


• Аварийный источник питания


• UMS Операции


• Сухой док и ремонт


• Критическое оборудование


• Палубные механизмы


• Контрольно-измерительные приборы


• Безопасность машинного отделения


• Главная

выровнять=»влево»> Поршень образует нижнюю часть камеры сгорания. Он герметизирует цилиндр и передает давление газа на шатун. Поршень поглощает теплоту сгорания, и это тепло необходимо отводить, если температура металла должна поддерживаться в безопасных пределах. Поршень состоит из двух частей; корона и юбка.

Коронка подвергается воздействию высоких температур в камере сгорания, и ее поверхность подвержена эрозии/выгоранию. По этой причине материал, из которого изготовлена ​​коронка, должен сохранять свою прочность и противостоять коррозии при высоких температурах.

Рис. Поршень

align=»center»>

Рис. Поршень

align=»center»>

Рис. Гильза цилиндра

align=»center»>
Используется сталь, легированная хромом и молибденом, а некоторые поршни имеют специальный сплав, приваренный к самой горячей части головки, чтобы попытаться уменьшить эрозию, вызванную горящим топливом. Головка также имеет 4 или 5 канавок для поршневых колец, которые могут быть хромированы.

Чугунная юбка служит направляющей в гильзе цилиндра. Это только короткая юбка на двигателях с выпускным клапаном (известных как прямоточные двигатели с продувкой), так как, в отличие от тронкового двигателя, боковая тяга на гильзу не передается (это работа направляющих крейцкопфа).

Нагрузки, которым подвергается поршень, следующие:

(механические и термические нагрузки)
Напряжение сжатия и растяжения, вызванное действием изгиба под действием давления газа
Эффект инерции — движение вверх и вниз

Термические напряжения — быстрое изменение температуры

Головка поршня подвергается воздействию очень высокого давления газа, которое подвергает верхнюю поверхность головки сжимающей нагрузке, а нижнюю поверхность головки — растягивающей нагрузке. Головка поршня будет похожа на равномерно нагруженную балку

По мере того, как поршень движется вверх, к концу своего хода его скорость будет уменьшаться. Эффект инерции заставляет поршень изгибаться вверх, так что поверхность головки вместе с бортами будет нагрузка на растяжение, а нижняя поверхность венца будет на нагрузку на сжатие Когда поршень замедляется при приближении вниз к НМТ, эффект инерции будет обратным.

Возникающие в поршне термические напряжения возникают из-за разной температуры по сечению. Свободное расширение горячей стороны ограничивается более холодной поверхностью поршня. Максимальная безопасная температура в трех наиболее критических зонах для поршня из алюминиевого сплава составляет Корона 370 градусов до 400 градусов C. Канавка верхнего кольца и бобышки поршневого пальца от 200 до 220 градусов C.

Механические и термические напряжения следует рассматривать как совокупность, поскольку они обычно дополняют друг друга. Верхняя, а иногда и вторая кольцевая канавка сужается до 2-кратного нормального осевого зазора, таким образом:

i) Зазор позволяет образовать нагар

Если температура коронки превысит 400°C, возможно разрушение из-за растрескивания. Если температура верхней кольцевой канавки превышает 220 °C в течение любого промежутка времени, могут возникнуть проблемы с:
i)Заклинившие поршневые кольца
ii) Образование нагара на дне кольцевой канавки, в результате чего кольцо утрамбовывается.

Растрескивание коронки из-за термических и механических воздействий. Трещины в стенке поршня, особенно в области верхней кольцевой канавки, из-за изменчивой газовой нагрузки, чрезмерных термических напряжений. Трещина начинается с внутренней стороны стены. Растрескивание может произойти по следующим причинам, помимо причин, указанных выше:

i) Неподходящий материал для мощности двигателя или неправильная обработка
ii) Чрезмерное образование накипи на стороне охлаждения, кавитационная эрозия
iii) Высокая температура охлаждающей жидкости
iv) Локальное столкновение
v) Плохое распыление, высокое проникновение топлива
vi) Высокое содержание воды в топливе

Ниже приведены дополнительные рекомендации по технике безопасности при обращении с поршнями морских дизельных двигателей :

1. Конструкция четырехтактного поршня

Для средне- и высокоскоростных двигателей вес материала становится важным для снижения нагрузки на вращающиеся части. Высокая теплопроводность алюминиевых сплавов в сочетании с малым весом делает этот материал идеальным. Для поддержания термических напряжений на приемлемом уровне охлаждающие трубы могут быть залиты во избежание деформации.
Подробнее…..
2. Метод масляного охлаждения поршня – основной принцип

Охлаждающей жидкостью, используемой для отвода и передачи тепла от поршня, может быть пресная вода, дистиллированная вода или смазочное масло. Вода способна отводить больше тепла, чем смазочное масло (удельная теплоемкость воды приблизительно равна 4, а смазочного масла 2, а разница температур составляет 14°С для воды и 10°С для смазочного масла). .

Подробнее …..

3. Функция поршневого кольца в судовом дизеле

Эффективность двигателя зависит от эффективного уплотнения между поршнем и гильзами. Утечка снизит давление сжатия и потеряет мощность. Поршневые кольца герметизируют газовое пространство, расширяясь наружу из-за давления газа, действующего за ними. Они также распределяют смазочное масло вверх и вниз по гильзе цилиндра и передают тепло стенкам гильзы. На поршень устанавливаются от трех до шести силовых или компрессионных колец, количество которых зависит от режима работы двигателя в двухтактном или четырехтактном цикле. .

Подробнее …..

4. Требование поршневого кольца

Поршень образует нижнюю часть камеры сгорания судового дизельного двигателя. Он герметизирует цилиндр и передает давление газа на шатун.

Подробнее …..

5. Особенности конструкции поршня

Поршень образует нижнюю часть камеры сгорания судового дизельного двигателя. Он герметизирует цилиндр и передает давление газа на шатун.

Подробнее …..

Проблемы с поршнем, которых следует избегать
и) Заклинивание поршня; слишком часто следовал взрыв масляно-воздушной смеси в картере. ii) Растрескивание днища поршня и боковых стенок из-за циклического изменения напряжения давления, наложенного на напряжение из-за градиента температуры.

Подробнее …..

6. Обнаружение перегрева поршня

Наиболее распространенные причины перегрева поршня: i) Недостаточная циркуляция охлаждающей среды и/или недостаточная подача. ii) Чрезмерное отложение в охлаждающем пространстве (накипь или сажа). iii) Недостаточная смазка.

Подробнее …..

Судовой дизельный двигатель Другие полезные статьи :

1. Руководство по эксплуатации четырехтактных дизельных двигателей

Четырехтактный цикл завершается четырьмя ходами поршня или двумя оборотов коленчатого вала. Для работы в этом цикле двигатель требуется механизм для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов
Подробнее …..
2. Руководство по эксплуатации двухтактных дизельных двигателей

Двухтактный цикл завершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. Для работы этого цикла, где каждый событие выполняется за очень короткое время, движку требуется количество особых договоренностей.
Подробнее …..
3. Измерение мощности судового дизельного двигателя — Индикатор двигателя

Существует два возможных измерения мощности двигателя: мощность и мощность на валу. Указанная мощность — это мощность, развиваемая внутри цилиндра двигателя и может быть измерен индикатором двигателя. Мощность на валу – это мощность, доступная на выходном валу двигателя. и может быть измерен с помощью крутильного измерителя или с помощью тормоза.
Подробнее …..
4. Подача свежего воздуха и удаление отработавших газов газообменником

Основной частью цикла двигателя внутреннего сгорания является подача свежего воздуха и удаление выхлопных газов. это газообмен процесс. Продувка – это удаление выхлопных газов путем вдувания свежего воздуха.
Подробнее …..
5. Топливная система дизельного двигателя

Систему подачи топлива для дизельного двигателя можно рассматривать в двух части системы подачи топлива и системы впрыска топлива. Поставка топлива связана с подача мазута, подходящего для использования системой впрыска.
Подробнее …..
6. Смазочная система для судового дизеля — принцип работы

Система смазки двигателя обеспечивает подачу смазочного масла к различным движущимся частям двигателя. Его основная функция заключается в том, чтобы позволить образование масляной пленки между движущимися частями, что снижает трения и износа. Смазочное масло также используется в качестве очистителя и в некоторые двигатели в качестве охлаждающей жидкости.
Подробнее …..
7. Охлаждение судового двигателя — как это работает, требования к системе охлаждения пресной и забортной водой

Охлаждение двигателей достигается за счет циркуляции охлаждающей жидкости по внутренним каналам внутри двигателя. При этом охлаждающая жидкость нагревается. и, в свою очередь, охлаждается охладителем с циркуляцией морской воды. Без адекватного охлаждение некоторых частей двигателя, подвергающихся воздействию очень высоких температура, в результате сжигания топлива, скоро выйдет из строя.
Подробнее …..
8. Пневматическая система запуска дизельного двигателя — принцип работы

Дизельные двигатели запускаются подачей сжатого воздуха в цилиндры в соответствующей последовательности для требуемого направления. Поставка сжатый воздух хранится в воздушных резервуарах или «баллонах», готовых к немедленному использованию. использовать. Возможно до 12 пусков с сохраненным количеством сжатого воздуха.
Подробнее …..
9. Регулятор-Функция регулятора скорости судового дизельного двигателя

Основным управляющим устройством любого двигателя является регулятор. Он регулирует или регулирует скорость двигателя при некотором фиксированном значении, в то время как выходная мощность изменения для удовлетворения спроса. Это достигается губернатором автоматически регулировка параметров топливного насоса двигателя для достижения желаемой нагрузки на установить скорость.
Подробнее …..
10. Предохранительный клапан цилиндра судового дизельного двигателя — руководство по эксплуатации

Предохранительный клапан баллона предназначен для сброса давления, превышающего нормальное на 10–20 %. Срабатывание этого устройства указывает на неисправность в двигателе, которая должны быть обнаружены и исправлены.
Подробнее …..
11. Взрывозащитный клапан судового дизеля

В качестве практической защиты от взрывов в картере, установлены предохранительные клапаны или двери. Эти клапаны служат для облегчения избыточное давление в картере и прекращение выхода пламени из картер. Они также должны быть самозакрывающимися, чтобы предотвратить возврат атмосферный воздух в картер.
Подробнее …..
12. Руководство по эксплуатации поворотного механизма
    Поворотный механизм или двигатель поворота представляет собой реверсивный электродвигатель, приводящий в движение червячную передачу, которая может быть соединена с зубчатым маховиком для включить большой дизель. Таким образом, предусмотрен низкоскоростной привод, позволяющий расположение деталей двигателя при капитальном ремонте.
    Подробнее …..
13. Муфты, сцепления и редукторы судового дизеля

Основным устройством управления любым двигателем является регулятор. Он регулирует или регулирует скорость двигателя при некотором фиксированном значении, в то время как выходная мощность изменения для удовлетворения спроса. Это достигается губернатором автоматически регулировка параметров топливного насоса двигателя для достижения желаемой нагрузки на установить скорость.
Подробнее …..
14. Дизельный двигатель MAN B&W — Основные принципы и руководство по эксплуатации

Один из двигателей серии MC введен в 1982 году, имеет более длинный ход и увеличенный максимальный давление по сравнению с более ранними конструкциями L-GF и L-GB.
Подробнее …..
15. Детектор масляного тумана картера судового дизеля

Один из серии MC введен в 1982 году, имеет более длинный ход и увеличенный максимальный давление по сравнению с более ранними конструкциями L-GF и L-GB.
Подробнее …..
16. Разное Теплообменник для работающих механизмов на борту грузовых судов

Кожухотрубчатые теплообменники для водяного охлаждения двигателя и охлаждения смазочного масла традиционно циркулировали с морской водой.