6.Поршневая группа, шатуны

1 – шатун в сборе; 14 – гайка крепления крышки

2 – стопорное кольцо;

3 – поршневой палец;

4 – поршень;

5 – кольцо маслосъёмное;

6 – чугунное кольцо;

7 – пружинный расширитель;

8, 9 – компрессионные кольца;

10 – болт;

11 – шатун;

12 – втулка;

13 – крышка шатуна;

Поршневая группа включает в себя поршень, поршневые кольца, поршневой палец с фиксирующими деталями.

Поршни служат для восприятия давления газов и осуществления вспомогательных тактов, они отливаются из алюминиевого сплава с большим содержанием кремния. В поршне различают уплотняющую часть головку и направляющую часть - юбку. В утолщенном днище головки выполнена камера сгорания, имеющая тороидальную форму, а на боковой поверхности головки имеются три кольцевые канавки под поршневые кольца. В верхнюю канавку, наиболее нагруженную, залита вставка из жаропрочного чугуна, в нижней канавке выполнены отверстия для прохода масла. С внутренней стороны в поршне имеются массивные приливы бобышки с отверстиями под палец. Наружная поверхность поршня имеет сложную форму: диаметр головки меньше диаметра юбки, сама юбка имеет форму конуса по высоте, а в поперечном сечении форму эллипса с большим диаметром в направлении перпендикулярном оси отверстий под палец.

При нагреве алюминиевый поршень расширяется и вследствие неравномерного распределения металла изменяет свои размеры таким образом, что его форма становится близкой к цилиндрической, это предотвращает его заклинивание в цилиндре и обеспечивает оптимальный зазор в сопряжении поршень-цилиндр. Эллипсность юбки позволяет иметь уменьшенный зазор в этом сопряжении и снижать шум при работе непрогретого двигателя.

Нижняя часть юбки имеет внутреннее кольцевое утолщение, что увеличивает жесткость поршня. При сборке двигателя поршни подбираются по массе, в случае необходимости металл срезается с указанного утолщения.

Для приработки поршня в гильзе на поверхность юбки наносится коллоидно-графитное покрытие.

Поршневые кольца предназначены для предотвращения прорыва пазов через зазор между поршнем и стенкой гильза также для удаления излишков масла со стенок цилиндра, препятствуя проникновению его в камеру сгорания. Кроме того, через кольца значительная часть тепла, поглощаемого головкой поршня при сгорании топлива, отводится к стенкам цилиндра. На поршне устанавливаются три кольца - два верхних называются компрессионными, нижнее – маслосъемное.

Кольцо имеет разрез, называемый замком, он обеспечивает свободное расширение кольца при нагревании и позволяет устанавливать кольцо на поршень.

Компрессионные кольца изготавливаются из чугуна с шаровидным графитом; в сечении они имеют форму односторонней трапеции. Рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца как более нагруженного покрыта слоем хрома, нижнего - слоем молибдена.

Маслосъемное кольцо сборной конструкции, оно состоит из чугунного кольца коробчатого сечения с хромированной рабочей поверхностью и витого пружинного расширителя. Чугунное маслосъемное кольцо имеет прорези для прохода масла.

При установке компрессионных колец па поршень их размещают наклонной стороной трапеции вверх, кроме того все три кольца располагают так, чтобы их замки находились по окружности под углом 90°.

Поршневые пальцы предназначены для шарнирного соединения поршней с шатунами. Пальцы испытывают значительные нагрузки, поэтому они изготавливаются из стали, подвергаются цементации и закалке токами высокой частоты, их рабочая поверхность шлифована. Для уменьшения масон пальцы выполнены пустотелыми.

Палец размещается в отверстиях бобышек поршня и верхней головки шатуна свободно и при работе двигателя может поворачиваться вокруг своей оси, такой палец называется плавающим. От осевого смещения палец удерживается двумя пружинными стопорными кольцами. При сборке с поршнем палец устанавливается с натягом, это обеспечивает необходимый зазор в нагретом двигателе и предотвращает стуки в этом сопряжении. Натяг достигается нагревом поршня перед сборкой в масле (в воде) до температуры 55…70°С.

Шатун воспринимает от поршня и передает коленчатому валу давления газов при рабочем ходе, а также обеспечивает перемещение поршневой группы при совершении вспомогательных процессов. Условия работы шатуна характеризуются значительными знакопеременными нагрузками, действующими по его продольной оси.

Шатуны изготовляются горячей штамповкой из стали. В шатуне различают верхнюю головку, стержень двутаврового сечения и нижнюю головку. В верхнюю головку запрессована биметаллическая втулка с рабочим бронзовым слоем, в ней и головке имеется отверстие для прохода масла к трущимся поверхностям.

Для обеспечения сборки нижняя головка выполнена разъемной. Крышка нижней головки крепится с помощью двух болтов, запрессованных в шатун; эти крышки окончательно обрабатываются вместе с шатунами, поэтому они невзаимозаменяемые. На крышке и шатуне нанесены метки спаренности в виде трехзначных номеров, на крышке выбит также порядковый номер цилиндра. В нижнюю головку вставляется подшипник скольжения, состоящий из двух взаимозаменяемых сменных тонкостенных вкладышей с рабочим слоем из оловянистой бронзы. От осевого смещения и привёртывания вкладыши удерживаются усиками, ходящими в пазы крышки и шатуна; при сборке эти пазы должны быть расположены по одной стороне шатуна. На один двигатель устанавливаются шатуны с разницей в массе не более 8 г.