По конструктивному оформлению различают поршни тронковых двигателей и крейцкопфных. Они могут быть неохлаждаемыми и охлаждаемыми (маслом, водой). Формы поршня и его размеры конструируются таким образом, чтобы был обеспечен удовлетворительный отвод воспринимаемого им тепла.
При конструировании необходимо стремиться к получению наиболее простой геометрической формы (рис. 5.2)
Рисунок 5.2 - Очертания корпуса поршня
а- конусная головка, б - ступенчатая головка, в - головка и юбка
поршня конические, г - боковая поверхность поршня имеет криволинейный профиль с максимальным диаметром на высоте бобышек
Для приближенных размеров принимаем, что поршень имеет цилиндрическую форму с внешним диаметром, равным диаметру цилиндра двигателя d.
В головке размещаются канавки для уплотнительных колец (от трех до шести). Верхнее кольцо, работающее в наиболее тяжелых условиях, желательно располагать дальше от днища поршня.
Расстояние от верхней кромки поршня до канавки первого поршневого кольца рассчитывается по соотношениям:
для облегчённого судового дизеля
l = (0,6.. 2,6)d = 0,6*164= 98,4 мм,
где d - толщина днища поршня, мм.
Для предохранения верхнего кольца от перегрева иногда над ним делают круговую канавку, служащую в качестве теплового барьера.
Толщина днища поршня б зависит от его материала, особенностей конструкции, способа охлаждения, наличия или отсутствия ребер с внутренней стороны днища.
Для неохлаждаемого чугунного и алюминиевого поршня
d = (0,08...0,2)d = 0,2*820 = 164 мм
Переход от днища к стенкам оформляется с большими радиусами закругления, что обеспечивает получение более равномерного распределения тепловой нагрузки в сечениях головки поршня.
Конфигурация днища поршня определяется в основном системой смесеобразования и системой газообмена. При объемном смесеобразовании и непосредственном впрыске топлива стремится к тому, чтобы днище поршня имело конфигурацию, соответствующую количеству, размерам и форме топливных факелов.
Высота (длина) головки поршня Нг определяется в основном исходя из указанного выше расстояния l, количества и высоты поршневых колец.
Нr = (0,35...0,55)d= 0,4*820 = 328 мм;
Общая высота (длина) поршня Н зависит от типа двигателя, тактности, степени быстроходности. У двигателей крейцкопфного типа с прямоточной продувкой, обшая высота поршня равняется высоте головки. У малооборотных дизелей с прямоточной продувкой высота поршня равняется:
Н = (0,35...0,7)d = 0,5*460 = 230 мм
Рисунок 5.3- Конструкции поршней современных двухтактных дизелей с прямоточной схемой продувки
Рисунок 5.4 - Схема заделки поршня
Рисунок 5.5 - Эскиз поршня двухтактного крейцкопфного двигателя. 1 – головка; 2 – юбка (тронковая часть); 3 – бобышки; 4 –канавки для поршневых колец; 5 – канавка теплового барьера
Расстояние между осью и нижней кромкой поршня можно определить по соотношению
НП * (0,30...075)d= 0,3 * 820 = 246 мм
Толщина стенки тронковой части поршня S1 равняется
S1 = (0,3...0,5)S = 0,5*65,6= 32,8 мм
Где S - толщина цилиндрической части головки поршня, мм.
S = (0,05...0,08)d = 0,08*820 = 65,6 мм
Ширина канавки уплотнительного кольца а равняется
а = (0,5...1,0) в = 0,5*32,8 = 16,4 мм,
где в - радиальная толщина кольца, мм
в = (0,04...0,03)d = 0,04*820 = 32,8 мм;
Ширина перемычки между канавками а1 определяется по соотношению
а 1 = (1…1,3) в = 1,1*32,8= 36,1 мм
