Снятие и установка поршней в сборе с шатунами

Необходимый специальный инструмент и приспособления:

• динамометрический ключ с головкой 15 мм
• обжимное кольцо

Последовательность операций по снятию поршней в сборе с шатунами:

1. Снять с двигателя головку цилиндров и масляный картер.
2. Провернуть коленчатый вал настолько, чтобы демонтируемый поршень оказался в нижней мертвой точке (н.м.т.).
3. Расшплинтовать и отвернуть гайки крепежных болтов подшипника нижней головки шатуна и снять крышку шатуна.
4. Протолкнуть шатун с поршнем и вынуть комплект этих деталей из цилиндра.Перед извлечением поршни в сборе с шатуном из цилиндра нужно проверить состояние верхней кромки зеркала цилиндров. При наличии здесь буртика (недоношенного участка зеркала цилиндра) его нужно удалить специальным режущим инструментом.
5. Пометить поршень порядковым номером цилиндра и проверить наличие заводской отметки порядкового номера цилиндра на шатуне и его крышке со стороны, обращенной к распределительному валу (см. обозначения А и 2 в круге на рисунке). Остальные поршни в сборе с шатунами вынимают из цилиндров аналогичным способом.

Рис. Установочные метки на поршне и шатуне. (А и 2)

Устанавливают поршни с шатунами в цилиндры двигателя в обратной последовательности. При этом необходимо:

1. Перед установкой в цилиндр собранного комплекта поршень — шатун смазать маслом для двигателя поршневые кольца, юбку поршня и поршневой палец.
2. Развернуть поршневые кольца в канавках поршня так, чтобы замки соседних колец отстояли друг от друга на 180°.
3. Вставляя шатун в сборе с поршнем в цилиндр, обратить внимание на то, чтобы стрелка с выбитая на днище поршня, выступ а на теле шатуна и выступ в на крышке шатуна были обращены в сторону водяного насоса. При такой установке и взаимном расположении деталей ось поршневого пальца будет смещена от оси цилиндра в требуемую сторону (в сторону распределительного вала).
4. Перед тем как вставить кольца в цилиндр, сжать их специальной обжимкой и проследить, чтобы кольца не сместились и не нарушилось взаимное расположение их замков.
5. Повернуть коленчатый вал так, чтобы шатунная шейка установилась в нижней мертвой точке.
6. Проверить, правильно ли установлены вкладыши в шатуне и в его крышке, смазать их маслом, применяемым для двигателя, и протолкнув поршень вглубь цилиндра, собрать шатунный подшипник на шейке коленчатого вала. Гайки шатунных болтов затягивать равномерно. Окончательную затяжку гаек производить динамометрическим ключом с моментом 5,0—6,5 кгм.
7. Проверить, легко ли вращается коленчатый вал.
8. Зашплинтовать гайки шатунных болтов. При этом обязателен натяг шплинтов в отверстиях болтов в шлицах гаек. Качание шплинта с разведенными концами в пазах гайки не допускается.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Перед удалением из цилиндра поршня в сборе с шатуном или перед установкой этого комплекта необходимо проверить, нет ли заусенцев на теле шатуна под головками шатунных болтов. Во избежание повреждения зеркала цилиндров (образования царапин) заусенцы следует удалить напильником.

Нужно иметь в виду, что повредить зеркало цилиндров может также и выступающая за габариты тела шатуна головка шатунного болта. Поэтому при разборочно-сборочных работах нужно обращать внимание на правильность положения головки шатунного болта.

Как ставить поршни?

Как ставить поршни?

Установка поршня в двигатель требует внимания и определённых технических знаний. Неверная установка может привести к разрушению двигателя. В статье написано как ставить поршни на двигатель автомобиля марки ВАЗ, поскольку их устройство максимально простое и обслуживать их может каждый самостоятельно.

Сборка поршневой группы

1. Перед началом работ рекомендуется предварительно нагреть поршень до температуры +240 градусов, но при отсутствии такой возможности, можно и на холодную вставить поршневый палец.
2. Перед соединением тщательно протереть отверстие шатуна, поршня, и поршневого пальца от пыли ветошью.
3. Далее, стоит смазать отверстия и поршневой палец машинным маслом.
4. Поршень и шатун важно правильно установить по отношению друг к другу. Какой стороной ставить поршень, подскажут условные обозначения. Поршень может иметь специальные выемки для клапанов или стрелку на внутренней поверхности поршня, которая должна смотреть вперёд по направлению движения машины. На шатуне имеются специальные наплавки в виде буквенных обозначений, которые также должны смотреть вперёд по направлению движения.
5. Соединить поршень с шатуном при помощи соединительного пальца. Совместите отверстия поршня с отверстием на шатуне и вставляйте поршневой палец. Поршневой палец не должен входить в отверстие свободно. Нужно будет приложить определённое усилие путём лёгкого постукивания молотком по торцевой части пальца. Нельзя стучать непосредственно по пальцу, это может привести к образованию заусенец. Чтобы этого не произошло, используйте деревянную накладку для забивания пальца. При вбивании пальца, поршень не должен лежать на твёрдой или металлической поверхности, желательно подстелить мягкую ветошь или деревянный брус.
6. После того как палец вошел, нужно закрепить его стопорными кольцами в специальных канавках поршня.

Установка поршневых колец

1. Перед тем как ставить кольца на поршень, стоит убедиться, что поршневые канавки чистые, при необходимости протрите их чистой ветошью.
2. Кольца устанавливаются сверху вниз, то есть первым ставят самое нижнее маслосъемное кольцо, затем компрессионные.
3. При установке маслосъемного кольца нужно проследить, чтобы замки самого кольца и внутренней пружины находились по разные стороны поршня.
4. Если на кольцах есть буквенные обозначения, расположите кольца размеченной стороной вверх. Для облегчения установки поршень можно смазать машинным маслом. Компрессионные кольца могут иметь разную ширину в соответствии с шириной канала на поршне.
5. После чего стоит развернуть кольца таким образом, чтобы замки располагались под углом минимум в 120° друг от друга. В противном случае компрессия может быть нарушена.
6. После установки всех компрессионных колец на поршень, стоит убедиться, что кольца спокойно вращаются в канавках, без заклиниваний и задиров.

Установка поршня в блок цилиндров

1. Перед установкой поршня в цилиндр необходимо тщательно протереть ветошью шатунные шейки коленчатого вала, втулку цилиндров и провернуть коленчатый вал таким образом, чтобы шейка вставляемого поршня находилась в положении нижней мертвой точки (НМТ).
2. Вставьте вкладыш в нижнюю головку шатуна таким образом, чтобы направляющий усик на вкладыше точно вошел в специальную проточку на головке шатуна.
3. Смажьте вкладыш машинным маслом, оденьте на поршень специальную направляющую оправку для сжимания колец и опустите шатун в цилиндр. Как правильно ставить поршень в цилиндр в соответствии с указателями написано выше. Если направляющей оправки нет, то сжимать каждое колечко придется вручную, постепенно проталкивая поршень в цилиндр.
4. После того как поршень зашел в цилиндр, следует аккуратно установить нижнюю головку шатуна на шейку коленчатого вала. Вставляем в нижнюю крышку шатуна вкладыш так, чтобы направляющий усик на вкладыше точно вошел в специальную проточку на крышке шатуна и смазываем вкладыш машинным маслом.
5. Установить крышку нижней головки шатуна с нижней частью коленчатого вала. На торцах нижней головки шатуна и крышке должны быть цифровые обозначения номера цилиндра.
6. Поставить нижнюю крышку шатуна таким образом, чтобы номера цилиндров на шейке и крышке были с одной стороны.
7. Закрепить крышку шатуна с умеренным усилием и установить предохранительные шплинты на болты.

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 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.

ХОТИТЕ СТАТЬ АВТОРОМ?

Пришлите свою статью

Сборка и установка шатунно-поршневой группы на двигатель

Поршни с шатунами

На днище поршня нанесено обозначение группы поршня по диаметру юбки, на передней части поршня — ремонтной группы и ремонтного размера поршня. Для облегчения индивидуального подбора поршней к цилиндрам каждый из размеров ремонтной группы подразделяют на размерные группы, в которых размеры поршней по диаметру юбки следуют через 0,01 мм. Все операции подбора поршней по цилиндрам необходимо проводить при температуре окружающей среды 17… 23 °С.

Для облегчения индивидуального подбора поршневых пальцев поршни по диаметру отверстия под поршневой палец подразделяют на четыре размерные группы. Маркировку размерной группы по диаметру отверстий под поршневой палец осуществляют нанесением краски на бобышку поршня.

При замене поршней без замены гильзы цилиндров верхнюю кромку (буртик) гильзы, которая образовалась в результате износа гильзы под верхним поршневым кольцом, целесообразно обработать шабером или мелкозернистым шлифовальным кругом, установленным на пневматической или электрической дрели.

Поршни к цилиндрам следует подбирать так, чтобы зазор между стенкой цилиндров и юбкой поршня был 0,03…0,05 мм. Зазор определяется лентой-щупом толщиной 0,08 мм, шириной 10… 13 мм и длиной не менее 200 мм. Ленту-щуп протягивают через зазор между поршнем и цилиндром при неподвижном поршне с усилием 25… 45 Н, При этом поршень должен быть обращен днищем вниз, а лента-щуп должна находиться в плоскости, перпендикулярной оси отверстия под поршневой палец. Подбор поршней можно проводить не выпрессовывая гильзы из блока или после их выпрессовки. После подбора поршней к гильзам цилиндров необходимо на днищах поршней выбить порядковые номера цилиндров.

Посадку пальца в бобышках поршня выполняют с натягом 0,0025… 0,0075 мм. Допуск цилиндричности пальца равен 0,00125 мм в радиусном выражении. Стопорные кольца поршневого пальца следует устанавливать в канавках поршня с некоторым натягом, т.е. они не должны проворачиваться от усилия руки. Кольца, потерявшие упругость, следует заменить.

Шатуны

Нижнюю головку шатуна обрабатывают в сборе с крышкой, поэтому при разборке, контроле и сборке следует сохранять комплектность шатуна и крышки шатуна. Крышки шатунов центрируют по шлифованным поверхностям шатунных болтов. Ремонт верхней головки шатуна обычно заключается в выпрессовывании, запрессовывании и растачивании втулки. Усилие запрессовки втулки должно быть не менее 7 000 Н, При ремонте верхней головки шатуна размеры под втулку и палец должны соответствовать размерам, рекомендованным заводом-изготовителем. Для подбора пары поршневой палец — шатун размеры верхней головки шатуна (диаметр от-верстия под втулку) подразделяют на размерные группы, которые отличаются друг от друга на 0,0025 мм.

Рис. Подбор поршня к гильзе с помощью ленты-щупа:
а — гильза запрессована в блок цилиндров; б — гильза выпрессована из блока цилиндров

Сборка шатунно-поршневой группы

Для сборки шатуна с поршнем нужно подобрать поршневой палец к втулкам верхней головки шатуна и бобышкам поршня. Для соединения с шатуном поршень нагревают в масле или в электронагревательном приборе до температуры 55 °С. При этом палец в отверстие бобышки нагретого поршня должен входить плавно от усилия большого пальца правой руки. В таком соединении после охлаждения поршня появляется необходимый натяг 0,0025 …0,0075 мм.

Затем нужно сверить порядковые номера поршней и шатунов. Шатун закрепляют в тисках, устанавливают поршень, их соединение фиксируют пальцем. Поршень при сборке с шатуном должен быть установлен так, чтобы метка на днище поршня была направлена к передней части двигателя. Бобышка, выштампованная на шатуне для левой группы цилиндров, также должна быть направлена к передней части двигателя, т.е. в одну сторону с меткой на поршне. Для правой группы цилиндров при сборке поршня с шатуном бобышка шатуна должна быть направлена к задней части двигателя, а метка на днище поршня — к передней части.

После соединения и проверки шатунно-поршневой группы следует закрепить стопорными кольцами палец в бобышках поршня, затем тщательно протереть подобранные по канавкам и подогнанные к цилиндрам поршневые кольца и установить их на поршни с помощью специального приспособления. Поршни в сборе с шатуном необходимо проверить по массе. Детали комплекта, установленного на одном двигателе, не должны отличаться по массе более чем на 12 г, т.е. шатуны должны соответствовать по массе одной группе. Для установки поршней с шатунами в цилиндры блока нужно выполнить следующие операции:

• повернуть блок двигателя, установить его на стенде вертикально, передней частью вверх;
• последовательно, один за другим брать поршни с шатунами в сборе;
• тщательно протереть салфеткой постель под вкладыши в нижней головке шатуна;
• отвернуть гайки и снять крышку шатуна;
• установить шатун с поршнем.

При этом рекомендуется надеть на шатунные болты специальные колпачки из латуни или меди, предохраняющие зеркало гильзы цилиндров от повреждений.

Затем необходимо проверить и продуть отверстие в нижней головке шатуна, служащее для разбрызгивания масла на стенки цилиндра, вставить вкладыши в шатун и в крышку, протереть салфеткой верхние вкладыши шатуна и поршень, установить на поршень кольца, располагая внутреннюю выточку вверх, развести стыки компрессионных колец по окружности поршня примерно на 120°. После установки развести стыки компрессионных колец на 180°.

Далее следует протереть салфеткой гильзы цилиндров блока и шатунную шейку, смазать чистым маслом, применяемым для двигателя, поверхность шатунного вкладыша, поршня, поршневых колец и гильз цилиндров, вставить поршень с шатуном в цилиндр, направив метку на днище поршня к передней части двигателя с помощью специального приспособления, довести подшипники шатуна до шейки коленчатого вала, продвигая поршень по цилиндру с помощью деревянной оправки, смазать маслом шейку вала и подтянуть нижнюю головку к ней, снять предохранительные наконечники с шатунных болтов и поставить на место нижнюю крышку шатуна, закрепив ее шатунными гайками.

Перед окончанием сборки нужно проверить суммарный осевой зазор между торцами шатунов и шатунной шейки коленчатого вала с помощью щупа и окончательно затянуть болты шатунных подшипников динамометрическим ключом. После затяжки каждой пары шатунных подшипников следует проворачивать коленчатый вал. Момент прокручивания вала при правильно подобранных радиальных зазорах в подшипниках должен быть не более 100 Нм. Аналогичные операции нужно провести при установке в цилиндры остальных поршней с шатунами.

что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

В статье подробно рассмотрены ключевые детали автомобильного двигателя – поршень и цилиндр. Уделено внимание их конструкции, функциям, условиям работы, возможным проблемам при эксплуатации и путям их решения.

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого ДВС. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

Цилиндр и поршень обеспечивают оптимальный режим работы двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

Рассмотрим эту пару подробнее: конструкцию, функции, условия работы, возможные проблемы при эксплуатации элементов ЦПГ и пути их решения.

Принцип работы цилиндро-поршневой группы

Современные двигатели внутреннего сгорания оснащены блоками, в которые входят от 1 до 16 цилиндров – чем их больше, тем мощнее ДВС.

Внутренняя часть каждого цилиндра – гильза – является его рабочей поверхностью. Внешняя – рубашка – составляет единое целое с корпусом блока. Рубашка имеет множество каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра находится поршень. В результате давления газов, выделяющихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движения и передает усилия на шатун. Кроме того, поршень выполняет функцию герметизации камеры сгорания и отводит от нее излишки тепла.

Поршень включает следующие конструктивные элементы:

• Головку (днище)
• Поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные)
• Направляющую часть (юбку)

Бензиновые двигатели оснащены достаточно простыми в изготовлении поршнями с плоской головкой. Некоторые модели имеют канавки, способствующие максимальному открытию клапанов. Поршни дизельных ДВС отличаются наличием на днищах выемок – благодаря им воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивается с топливом.

Кольца, установленные в специальные канавки на поршне, обеспечивают плотность и герметичность его соединения с цилиндром. В двигателях разного типа и предназначения количество и расположение колец могут отличаться.

Чаще всего поршень содержит два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

Компрессионные (уплотняющие) кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную или коническую форму. Они служат для минимизации попадания газов в картер двигателя, а также отведения тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.

Верхнее компрессионное кольцо, которое изнашивается быстрее всех, обычно обработано методом пористого хромирования или напылением молибдена. Благодаря этому оно лучше удерживает смазочный материал и меньше повреждается. Остальные уплотняющие кольца для лучшей приработки к цилиндрам покрывают слоем олова.

С помощью маслосъемного кольца поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе, собирает с ее стенок излишки масла, которые не должны попасть в камеру сгорания. Через дренажные отверстия поршень «забирает» масло внутрь, а затем отводит его в картер двигателя.

Направляющая часть поршня (юбка) обычно имеет конусную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня при высоких рабочих температурах. На юбке расположено отверстие двумя выступами (бобышками) – в нем крепится поршневой палец, служащий для соединения поршня с шатуном.

Палец представляет собой деталь трубчатой формы, которая может либо закрепляться в бобышках поршня или головке шатуна, либо свободно вращаться и в бобышках, и в головке (плавающие пальцы).

Поршень с коленчатым валом соединяется шатуном. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала, а стержень совершает сложные колебательные движения. Шатун в процессе работы подвергается высоким нагрузкам – сжатию, изгибу и растяжению – поэтому его производят из прочных, жестких, но в то же время легких (в целях уменьшения сил инерции) материалов.

Конструкционные материалы деталей ЦПГ

Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.

В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.

Современные автомобили, особенно с дизельными ДВС, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.

Из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем) производятся сегодня поршневые кольца – части ЦПГ, которые наиболее подвержены износу и деформациям.

Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

Именно поэтому для изготовления поршней и других деталей ЦПГ применяются материалы, обладающие высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, отличными антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

В целях снижения потерь на трение производители поршней покрывают их боковую поверхность специальными антифрикционными составами на основе твердых смазочных частиц: графита или дисульфида молибдена. Однако со временем заводское покрытие разрушается, поршни снова испытывают высокие нагрузки, под влиянием которых изнашиваются и выходят из строя.

Одним из самых эффективных антифрикционных покрытий поршней является MODENGY Для деталей ДВС.

Состав на основе сразу двух твердых смазок – высокоочищенного дисульфида молибдена и поляризованного графита – применяется для первоначальной обработки юбок поршней или восстановления старого заводского покрытия.

MODENGY Для деталей ДВС имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимально настроенными параметрами распыления, поэтому наносится на юбки поршней легко, быстро и равномерно.

На поверхности покрытие создает долговечную сухую защитную пленку, которая снижает износ деталей и препятствует появлению задиров.

MODENGY Для деталей ДВС полимеризуется при комнатной температуре, не требуя дополнительного оборудования.

Для подготовки поверхностей перед нанесением покрытия их необходимо обработать Специальным очистителем-активатором MODENGY. Только в таком случае производитель гарантирует прочное сцепление состава с основой и долгий срок службы готового покрытия. Оба средства входят в Набор для нанесения антифрикционного покрытия на детали ДВС

.

Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

В каждом цикле работы двигателя при температуре, достигающей +2000 °С, сгорает большое количество топливно-воздушной смеси. При этом все детали цилиндро-поршневой группы испытывают экстремальные температурные воздействия, поэтому нуждаются в эффективном охлаждении – воздушном или жидкостном.

Наружная поверхность цилиндров ДВС с воздушным охлаждением покрыта множеством ребер, которые обдувает встречный или искусственно созданный воздухозаборниками воздух.

При водяном охлаждении жидкость, циркулирующая в толще блока, омывает нагретые цилиндры, забирая таким образом излишек тепла. Затем жидкость попадает в радиатор, где охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Второй по важности момент после отвода тепла – система смазки цилиндров. Без нее поршни рано или поздно подвергаются заклиниванию, что может привести к поломке двигателя.

Для того чтобы масляная пленка дольше удерживалась на внутренних поверхностях цилиндров, их подвергают хонингованию, т.е. нанесению специальной микросетки. Стабильность слоя масла гарантирует не только максимально низкое трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению лишнего тепла из ЦПГ.

Неисправности ЦПГ и их диагностика

Даже грамотная эксплуатация автомобиля не гарантирует, что со временем не возникнет проблем с его цилиндро-поршневой группой.

О неисправностях деталей ЦПГ свидетельствует увеличение расхода масла, ухудшение пусковых качеств двигателя, снижение его мощности, появление каких-либо посторонних шумов при работе. Эти моменты нельзя игнорировать, так как стоимость ремонта цилиндро-поршневой группы иногда равна стоимости автомобиля в целом.

Под влиянием очень высоких нагрузок и температур:

• На рабочих поверхностях цилиндров появляются трещины, сколы, пробоины
• Посадочные места под гильзу деформируются
• Днища поршней оплавляются и прогорают
• Поршневые кольца разрушаются, закоксовываются, залегают
• На теле поршней возникают различные деформации
• Зазоры между поршнем и цилиндром сужаются, вследствие чего на юбках появляются задиры
• Наблюдается общий износ цилиндров и поршней

Перечисленные неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя. Он может возникнуть из-за нарушения герметичности системы охлаждения, отказа термостата или помпы, сбоев в работе вентилятора охлаждения радиатора, поломки самого радиатора или его датчика.

Точно определить состояние цилиндров и поршней можно с помощью специализированной диагностики самой ЦПГ (при полной разборке двигателя) или других автомобильных систем (например, воздушного фильтра).

В ходе сервисных работ измеряется компрессия в цилиндрах ДВС, берутся пробы картерного масла и пр. – все это помогает оценить исправность работы цилиндро-поршневой группы.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней, шатунов, восстановление (расточку) цилиндров.

Степень износа последних определяется с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках устраняются эпоксидными пастами или путем сварки.

Новые поршни – с нужным диаметром и массой – подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

Как продлить ресурс ЦПГ?

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.

Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывала свой ресурс полностью, рекомендуется:

• Использовать моторное масло, рекомендованное автопроизводителем
• Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
• Следить за температурным режимом работы двигателя, не допуская его перегрева и холодного запуска
• Регулярно проводить диагностику автомобиля
• Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

Установка поршня с шатуном и компрессионными кольцами в цилиндр

Министерство общего профессионального

Образования Российской Федерации

Ижорский политехнический

профессиональный лицей

ГРУППА № 306 “АВТОСЛЕСАРЬ”

Выпускная квалифицированная

работа по разработке

технологического процесса.

На тему:

«Установка поршня с

шатуном и

компрессионными кольцами

в цилиндр».

Выполнил:___________(Попов В.С.)

Проверил:_________(Тягунов М.М.)

г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2003г.

Шатунно-поворотная группа

Поршни воспринимают давление газов при сгорании рабочей смеси и передают его при помощи шатунов на коленчатый вал.

Поршень при такте рабочего хода поршень воспринимает давление газов и, передаёт его через шатун на коленчатый вал. Поршень состоит из трёх основных частей: днища, уплотняющей части с проточенными в ней канавками для поршневых колец и юбки, поверхности которой соприкасаются с зеркалам цилиндра. Поршни изготавливаются из сплава алюминия.

Диаметр головки подвергающейся большому нагреву меньше чем диаметр юбки. Юбка изготавливается овальной и конусной.

Поршневые кольца. Основная функция поршневых колец – уплотнение камеры сгорания и обеспечения герметичности соединения деталей поршень – цилиндр – канавки. Конструктивно поршневое кольцо представляет собой плоскую разрезную пружину с зазором, который называется замком.

Компрессионные кольца подбирают с определённым зазором по высоте к канавке поршня. При установке поршня в цилиндр кольца сжимаются до небольшого зазора в замке и плотно прилегают к поверхности цилиндра, что предотвращает прорыв газов в картер двигателя.

Маслосъёмное кольцо – снимает излишки масла со стенок цилиндра, отводит его в поддон картера.

Поршневые кольца изготавливают из легированного чугуна или из специальной стали.

Поршневой палец. Для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна служит поршневой палец. Поршневой палец изготавливается из легированных сталей, а поверхность его закаливается токами высокой частоты. По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы делятся на плавающие и закреплённые. Осевые перемещения пальца ограничиваются стопорными кольцами, расположенными в выточках бобышек поршня.

Шатун служит для соединения поршня с кривошипам коленчатого вала. Шатун состоит из: верхней головки, стержня двутаврового сечения и нижней разъемной головки. Шатун изготавливают из высоколегированной стали. В верхнюю головку шатуна запрессовывается втулка из оловянной бронзы. Нижняя крышка крепится к шатуну с помощью стальных болтов. В нижней крышке шатуна имеется отверстии для направления разбрызгивания масла. Нижние крышки маркируются номером цилиндра. Нижняя головка шатуна по ширине меньше диаметра поршня, что позволяет выполнять поршень с шатуном через верх цилиндра. В нижней головки шатуна размещены вкладыши изготавливаемые из стальной ленты и покрытые тонким слоем антифрикционного покрытия от праворачивания в нижней головке вкладыши удерживаются выступами, которые входят в канавки, в крышки шатуна.

Шатунно-поворотная группа.

Установка поршней и шатунов в блок цилиндров.

1) Стенки цилиндра смазать моторным маслом.

2) Установить поршень с шатуном в цилиндр сверху.

3) Обжать поршневые кольца обжимкой и вместе с поршнем установить в цилиндр.

4) Осторожно выжать поршень в цилиндр так, чтобы верхнее поршневое кольцо оказалось в цилиндре. Для того чтобы шатун упёрся в шейку коленвала, коленвал слегка повернуть.

5) Вставить верхний вкладыш подшипника в место его установки в шатуне и всё вместе опустить на шатунную шейку, которая должна находится в Н.М.Т.

6) Вставить нижний вкладыш в крышку подшипника.

7) Уложить крышку со вкладышем на основание шатуна и пальцами затянуть до упора шатунные болты.

8) Затянуть шатунные болты с усилием установленным для крепежа крышки шатунного подшипника.

Основные неисправности кривошипно-шатунного механизма.

Основными неисправностями кривошипно-шатунного механизма в процессе эксплуатации двигателя является: износы коренных и шатунных шик коленвала, износ коренных и шатунных подшипников, износ поршневых пальцев и отверстий для них в бобышках поршней, износ цилиндров и гильз цилиндров, образование нагара на стенках камер сгорания и днищах поршней, поломка и залегания поршневых колец, ослабление крепления головки блока цилиндров и двигателя в целом.

Внешними признаками перечисленных неисправностей являются: падение компрессора в цилиндрах и мощности двигателя, появление посторонних шумов и стуков, повышенный расход масла и топлива, дымление.

В результате износа сопряженных деталей в двигателе возникают шумы и стуки, по их характеру можно определить место и причину неисправности.

Чтобы определить в каком из четырёх цилиндров происходит стук деталей шатунно-поршневой группы, нужно при работающем двигателе поочерёдно снимать со свечей провод высокого напряжения. При снятии провода неисправного цилиндра стуки исчезают, ослабевают.

Требование безопасности при ТО и ремонте автомобиля на АТП.

При ремонте автомобиля необходимо принимать меры против их самостоятельного перемещения.

Запрещается ТО и ремонт автомобиля при работающем двигателе, за исключением случаев его регулировки. Подъёмно-транспортное оборудование должно быть в исправном состоянии и использоваться только по своему прямому назначению. К работе с этим оборудованием допускаются лица прошедшую соответствующею подготовку и инструктаж. Во время работы не следует оставлять инструменты на краю осмотровой канавы, на капоте, на крыльях автомобиля.

При сборочных работах запрещается проверять совпадения отверстий в соединяемых деталях пальцем, для этого нужно пользоваться специальными приспособлениями. Запрещается заграждать проходы между рабочими местами, узлами и агрегатами. Запрещается отвёртывать гайки зубами. Повышенную опасность представляют операции по снятию и установке пружин, поскольку в них накоплена значительная энергия. По этому эти операции необходимо производить на специальных стендах или с помощью приспособлений обеспечивающих безопасную работу. Гидравлические и пневматические устройства должны быть снабжены предохранительными клапанами. Рабочий инструмент следует содержать в исправном состоянии. Помещение, в которых рабочие выполняют ТО или ремонт автомобилей должны оборудоваться: осмотровыми ямами или канавами, эстакадами. Проточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать удаления выделяемых паров и газов, и приток свежего воздуха. Искусственное освещение должно быть достаточным и безопасным для выполнения работ. На территории предприятия необходимо наличие санитарно-бытовых помещений.

Работающие с этилированным бензином, должны быть обеспечены в обязательном порядке горячей водой.

Список используемой литературы.

1. “Легковые автомобили”

К.С. Шестаполов

С.Ф. Дмиховский

2. “Устройство и эксплуатации автотранспортных средств”

В.Л. Роговцев

А.Г. Пузанков

В.Д. Олдфильд

3. “Устройство, техническое обслуживания и ремонт автомобилей”

А.Б. Шегин

подскажите как можно поставить поршень с кольцами в цилиндр без оправки а то что то у меня не получаеться!

одень кольцо, вставь в цилиндр, чуток прижми и отверткой заправляй кольцо, и так все.

Жестяную кофейную банку разрезаешь и обжимку из нее делаешь

Вырежи из жести полоску, оберни поршень на уровне колец сожми концы пассатижами и толкай поршень в цилиндр.

Помню, в Планете сначала вставлял поршень в цилиндр -на верстаке, сжимая кольца отвёрткой или чем придётся. Но не до конца, до поршневого пальца., вставленного наполовину. А уже потом всё это добро соединял с коленвалом-так было для меня легче.

оправки продаются магазинах, а проще сделать самому из полоски жести шириной примерно 3 сантиметра