Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- goods_knowledgebase:porshni [26.04.2014 05:51] – [Производители] 192.168.1.61
+++ goods_knowledgebase:porshni [04.04.2023 07:19] (текущий) – внешнее изменение 127.0.0.1
@@ Строка 1: / Строка 1: @@
 ====== Поршни ======
+====== Конструкция ======
+В конструкции поршня принято выделять следующие элементы
+головку  и юбку
+Головка включает днище, огневой (жаровой) и
+уплотняющий  пояса.
+Юбка поршня состоит из бобышек и направляющей части.
+Сложная конфигурация поршня, быстро меняющиеся по величине и направлению
+тепловые потоки, воздействующие на его элементы, приводят к неравномерному
+распределению температур по его объему и, как следствие, к значительным
+переменным по времени локальным термическим напряжениям и деформациям
+Теплота, подводимая к поршню через его головку, контактирующую с рабочем
+телом в цилиндре двигателя, отводится в систему охлаждения через отдельные
+его элементы в следующем соотношении, %: в охлаждаемую стенку цилиндра
+через компрессионные кольца - 60...70, через юбку поршня - 20...30, в
+систему смазки через внутреннюю поверхность днища поршня - 5...10. Поршень
+также воспринимает часть теплоты, выделяющейся в результате трения цилиндра
+и поршневой группы.
+Высота головки поршня определяет его габариты и массу, в связи с чем ее
+выбирают минимально необходимой для обеспечения нормального температурного
+режима ее элементов. Особое внимание при этом обращается на температуру в
+зоне канавки верхнего компрессионного кольца и в бобышках поршня.
+__Материалы и технология изготовления поршней__
+Для изготовления поршней автотракторных ДВС в настоящее время в основном
+используют алюминиевые сплавы, реже серый или ковкий чугун, а также
+композиционные материалы.
+Алюминиевые сплавы имеют малую плотность, что позволяет снизить массу
+поршня и, следовательно, уменьшить инерционные нагрузки на элементы
+цилиндропоршневой группы и КШМ. При этом упрощается также проблема
+уменьшения термического сопротивления элементов поршня, что в сочетании с
+хорошей теплопроводностью, свойственной данным материалам, позволяет
+уменьшать теплонапряженность деталей поршневой группы. К положительным
+качествам алюминиевых сплавов следует отнести малые значения коэффициента трения в паре с чугунными или стальными гильзами.
+Однако поршням из алюминиевых сплавов присущ ряд серьезных недостатков, основными из которых являются невысокая усталостная прочность,
+уменьшающаяся при повышении температуры, высокий коэффициент линейного
+расширения, меньшая, чем у чугунных поршней, износостойкость, сравнительно
+большая стоимость.
+В настоящее время при изготовлении поршней используют два вида силуминов:
+эвтектические с содержанием кремния 11...14% и заэвтектические - 17...25%.
+Увеличение содержания Si в сплаве приводит к уменьшению коэффициента
+линейного расширения, к повышению термо- и износостойкости, но при этом
+ухудшаются его литейные качества и растет стоимость производства.
+Для улучшения физико-механических свойств силуминов в них вводят различные
+легирующие добавки. добавка в алюминиево-кремниевый сплав до 6% меди
+приводит к повышению усталостной прочности, улучшает теплопроводность,
+обеспечивает хорошие литейные качества и, следовательно, меньшую стоимость
+изготовления. Однако при этом несколько снижается износостойкость поршня.
+Использование в качестве легирующих добавок натрия, азота, фосфора
+увеличивает износостойкость сплава. Легирование никелем, хромом, магнием
+повышает жаропрочность и твердость конструкции.
+Заготовки поршней из алюминиевых сплавов получают путем отливки в кокиль
+или горячей штамповкой. После механической обработки они подвергаются
+термической обработке для повышения твердости, прочности и износостойкости,
+а также для предупреждения коробления при эксплуатации. Кованые поршни пока
+используются реже, чем литые.
+Чугун в качестве материала для поршней по сравнению с алюминиевым сплавом
+обладает следующими положительными свойствами: более высокими твердостью и
+износостойкостью, жаропрочностью, одинаковым коэффициентом линейного
+расширения с материалом гильзы. Последнее позволяет существенно уменьшить и
+стабилизировать по режимам работы зазоры в сочленении юбка поршня —
+цилиндр. Однако большая плотность не позволяет использовать его широко для
+поршней высокооборотных автомобильных двигателей. Данный недостаток может
+быть частично нивелирован включением в структуру чугуна шаровидного
+графита, что позволяет отливать элементы поршня существенно меньшей
+толщины. Как следует из сказанного выше, ни силумины, ни чугун в полной
+мере не являются оптимальными материалами для изготовления поршней.
+В связи с этим в настоящее время ведется активная работа по использованию
+для поршней керамических материалов, которые наилучшим образом отвечают
+требованиям, предъявляемым к материалам поршневой группы. Это малая
+плотность при высокой прочности, термо-, химико- и износостойкости, низкой
+теплопроводности и необходимом значении коэффициента линейного расширения.
+Один из практических способов использования керамики состоит в изготовлении
+деталей поршня из металло- или полимерокомпозиционных материалов. Матрицей
+(основой) первого типа материалов является алюминий или магний, а в
+качестве наполнителя используют керамические и металлические порошки или
+волокла пористых материалов. Основу полимерокомпозиционных материалов
+составляют полимерные материалы с наполнителем из волокон углерода, стекла,
+порошков металлов или керамики. Они обладают малой плотностью, высокими
+антифрикционными свойствами и применяются для элементов с небольшими
+тепловыми нагрузками, например для изготовления юбки поршня.
+Перспективным является армирование элементов поршня керамическими волокнами
+из оксида алюминия и диоксида кремния.
+При содержании в основном материале до 40...50% оксида алюминия получается
+аморфное керамическое волокно с диаметром 2...3 мкм, успешно работающее при
+температуре 1200...1300°С. Если содержание оксида алюминия превышает 70%,
+получается структура волокна, приближающаяся к кристаллической, что
+способствует высокой термической стабильности изделия.
+Основными проблемами, сдерживающими широкое использование керамики для
+изготовления поршней автотракторных двигателей, являются хрупкость, низкая
+прочность на изгиб, склонность к трещинообразованию и усталости, а также
+высокая стоимость.
+Материал поршня должен быть возможно малой плотности, иметь низкий
+коэффициент линейного расширения, обладать износостойкостью, высокой
+теплопроводностью, в том числе при повышенных температурах, иметь хорошую
+обрабатываемость. При этом важными являются комплексные характеристики
+материала, а не только отдельные его свойства. Так, уровень термических
+напряжений зависит от величины Еt и т.д. В зависимости от назначения
+двигателя и типа конструкции поршня могут быть применены различные
+материалы. Поршни двигателей многих типов, прежде всего автомобильных и
+тракторных, изготовляют из легких сплавов литьем в кокиль или штамповкой. В
+первом случае применяются эвтектические силумины типа 4Л25 (11-13% Si) и
+заэвтектические. содержащие присадки меди, никеля, магния и марганца.
+Поршни штампуют из сплавов АК4 и АК4-1, отличающихся высокими прочностными
+свойствами при повышенных темперах.
+Несмотря на то, что масса поршней из алюминиевого сплава меньше массы
+поршней из чугуна, последний также применяется для изготовления поршней
+быстроходных двигателей. Из легированного серого и высокопрочного чугунов
+типов СЧ 24-СЧ 45 и ВЧ 45-5 изготовляют поршни форсированных тепловозных и
+среднеоборотных двигателей. При повышенной по сравнению с алюминиевыми
+сплавами температуре плавления чугуна устраняется обгорание кромок на
+поверхностях, обращенных к камере сгорания.
+В составных поршнях для изготовления головки применяют жаростойкие стали
+типа 2ОХЗМВФ. На изготовление из стали переходят, если максимальная
+температура в наиболее нагретых зонах поршня превышает ориентировочно 450С.
+В ряде случаев (накладки поршней двухтактных двигателей) применяют
+высоколегированные жаропрочные стали.
 ===== Назначение =====