Конструирование размеров и формы поршней

 

     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.

                           Н_r = (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

                      Н_П * (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