Смещение поршневого пальца ваз

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 05.10.2024

Как правильно установить поршни и 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.

Смещение поршневого пальца ваз

Поршневая группа двигателя включает в себя - поршень, поршневые кольца и поршневой палец. Общая конструкция поршневой группы сложилась еще в период появления первых двигателей внутреннего сгорания. С тех пор ни один из элементов поршневой группы не утратил своего функционального назначения.

Поршень, является наиболее важным элементом любого двигателя внутреннего сгорания.

Именно на эту деталь, выпадает основная нагрузка по преобразованию энергии расширяющихся газов в энергию вращения коленчатого вала. Свойства, которыми должен обладать поршень, трудно совместимы и технически тяжело реализуемы. Вот некоторые требования, которым должна соответствовать эта деталь:

- температура в камере сгорания может достигать более 2000°С а температура поршня, без риска потери прочности материала, не должна превышать 350°С;

- после сгорания бензино-воздушной смеси, давление в камере сгорания может достигать 80 атмосфер. При таком давлении, оказываемое на днище усилие, будет составлять свыше 4-х тонн. Толщина стенок и днища поршня должна обеспечивать возможность выдерживать значительные нагрузки. Но любое увеличение массы изделия приводит к увеличению динамических нагрузок на элементы двигателя, что в свою очередь, ведет к усилению конструкции и росту массы двигателя;

- зазор между поршнем и поверхностью цилиндра должен обеспечивать эффективную смазку и возможность перемещения с минимальными потерями на трение. Но в тоже время зазор должен учитывать тепловое расширение и исключить возможность заклинивания.

- изготовление должно быть достаточно дешевым и отвечать условиям массового производства.

Очертания поршня за более стопятидесятилетнюю историю двигателя внутреннего сгорания мало изменились.

В конструкции поршня можно выделить несколько зон, каждая из которых, имеет свое функциональное назначение.

Днище поршня – поверхность, обращенная к камере сгорания. Днище, своим профилем, определяет нижнюю поверхность камеры сгорания.

Форма днища зависит от формы камеры сгорания, расположения клапанов, от особенности подачи топливо-воздушной смеси в камеру сгорания и объема самой камеры.

маркировка поршней

Днища разных моделей применяемых на двигателях ВАЗ приведены на рисунке. Поршни ВАЗ 21213 и ВАЗ 21230 отличаются нанесенной маркировкой.

Маркировка наносится на поверхность рядом с отверстием под поршневой палец.

На поршне ВАЗ 21213 нанесены цифры -"213", на модели ВАЗ 2123 - "23".

На модели ВАЗ 21080, ВАЗ 21083, ВАЗ 21100 нанесена соответствующая маркировка - "08","083", "10".

Поршень 2108 имеет диаметр 76мм , модели 21083 и 2110 - 82мм.

Поршни ВАЗ 2112 и ВАЗ 21124, имеют соответствующую маркировку - "12"и "24" и отличаются глубиной выборки под клапана.

Модели 21126 и 11194 отличаются диаметром.

маркировка поршней ваз 2106, подгруппа

Если углубления на днище увеличивают объем камеры сгорания, то для уменьшения объема применяют вытеснители. Вытеснителем называют объем металла, который находится выше плоскости днища.

«Жаровым поясом»(огневым) , называют расстояние от днища до канавки первого поршневого кольца. Чем ближе располагаются поршневые кольца к днищу, тем более высокой тепловой нагрузке они подвергаются, тем больше сокращается их ресурс.

Уплотняющий участок - это участок канавок, расположенных на боковой цилиндрической поверхности поршня. Канавки предназначены для установки поршневых колец. Поршневые кольца обеспечивают подвижное уплотнение. На всех моделях для двигателей ВАЗ, выполнены две канавки под компрессионные кольца и одна канавка под маслосъемное кольцо.

В канавке под маслосъемное кольцо есть отверстия, через которые отводится излишек масла во внутреннюю полость поршня. Уплотняющий участок выполняет еще одну очень важную функцию - через установленные поршневые кольца, осуществляется отвод значительной части тепла от поршня к цилиндру. Если конструкция изделия не будет предусматривать эффективный отвод тепла от днища, то это приведет к его прогоранию.

По расчетам, через компрессионные кольца, передается до 60-70% выделенного тепла. Однако это требует плотного прилегания поршневых колец к цилиндру и к поверхностям канавок. Для обеспечения работоспособности, торцевой зазор первого компрессионного кольца в канавке должен составлять 0,045-0,070мм.

Для второго компрессионного кольца зазор - 0,035-0,060мм, для маслосъемного – 0,025-,0050мм. Между внутренней поверхностью кольца и канавки должен быть радиальный зазор - 0,2-0,3мм.

Головку поршня образуют днище и уплотняющая часть.

Расстояние от оси поршневого пальца до днища, называют компрессионной высотой поршня.

«Юбкой», называют нижнюю часть поршня. На этом участке находятся бобышки с отверстиями – место, куда устанавливается поршневой палец. Внешняя поверхность юбки, исполняет роль опорной и направляющей поверхности. Юбка обеспечивает соосность положения детали к оси цилиндра блока.

Кроме того, боковая поверхность юбки участвует в передаче к цилиндру возникающих поперечных усилий. На поверхность юбки(или на все изделие) могут наноситься защитные покрытия улучающие прирабатываемость и снижающих трение.

Покрытие слоем олова позволяет сгладить неточности профиля и предотвратить наволакивание алюминия на поверхности цилиндра. Могут применяться покрытия созданные на основе графита и дисульфида молибдена. Другой способ, снижающий потери на трение – нанесение на юбке канавок специального профиля. Глубина канавок составляет 0,01-0,015мм. При движении, канавки не только удерживают масло, но и создают гидродинамическую силу, которая препятствует контакту со стенками цилиндра.

Одним из факторов определяющих геометрию поршня, является необходимость снижения сил трения. Для этого требуется обеспечение определенной толщины масляного слоя в зазоре между поршнем и стенками цилиндра. Причем маленький зазор повлечет за собой увеличение сил трения и как следствие повышение нагрева деталей и их ускоренный износ а возможно и заклинивание.

Слишком большой зазор, увеличит шумность двигателя, приведет к росту динамических нагрузок на сопрягаемые детали и будет способствовать их ускоренному износу. Поэтому величина зазора подбирается в соответствии с рекомендациями для конкретного типа двигателя.

В истории применения конструкций поршней для двигателей ВАЗ, просматриваются этапы влияния нескольких европейских конструкторских школ. На первых моделях двигателей ВАЗ применяется «итальянская» конструкция. Поршни отличаются большой компрессионной высотой, широкой опорной поверхностью юбки. Поверхность изделия покрыта слоем олова. В разработке последующих конструкций принимают участие немецкие компании.

У поршней уменьшается компрессионная высота. На юбке применяется микропрофиль – специальный профиль канавок, для удержания смазки в зоне трения. Поршни моделей ВАЗ 21126 и ВАЗ 11194 получают Т-образный профиль и рассчитаны на установку «тонких» поршневых колец. Так внешне сравнивая модели от 2101 до 21126, можно получить представление об общих тенденциях совершенствования конструкции , основанных на новых научных разработках.

В процессе работы, различные участки поршня нагреваются не равномерно, следовательно, и тепловое расширение будет больше там, где выше температура и больше объем металла.

В связи с этим, на уровне днища размер выполняют меньшим, чем диаметр в средней части. Таким образом, в продольном сечении профиль будет коническим. Нижняя часть юбки тоже может иметь меньший диаметр. Это позволяет, при движении вниз, в пространстве между юбкой и цилиндром, создавать масляный клин, который улучшает центрирование в цилиндре.

Для компенсации тепловых деформаций, в поперечном сечении поршень выполнен виде овала. Это связано с тем, что в районе бобышек под поршневой палец сосредоточен значительный объем металла. При нагреве, в плоскости поршневого пальца, расширение будет осуществляться в большей степени. Овальность и бочкообразность детали в холодном состоянии, позволяет иметь поршень, приближающийся к цилиндрической форме, при работающем двигателе.

Такая форма изделия создает сложности при контроле его диаметра. Фактический диаметр можно определить, только замеряя его в плоскости перпендикулярной оси отверстия под поршневой палец на определенном расстоянии от днища.

При этом, для разных моделей это расстояние будет отличаться. Тепловые нагрузки порождают еще одну проблему. Поршни изготавливают из алюминиевого кремнесодержащего сплава, а для блока цилиндров используют чугун. У этих материалов разная теплопроводность и разный коэффициент теплового расширения. Это приводит к тому, что в начале работы двигателя, поршень нагревается и увеличивается в диаметре быстрее, чем увеличивается внутренний диаметр цилиндра.

При и без того малых зазорах, это может приводить к повышенному износу цилиндров, а в худшем случае, к заклиниванию поршня. Для решения этой проблемы, во время отливки поршня, в тело заготовки внедряют специальные стальные или чугунные элементы, которые сдерживают резкое изменение диаметра. Для уменьшения теплового расширения и отвода тепла, на некоторых типах двигателя, используются системы подачи масла во внутреннюю полость поршня.

Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение поршня и верхней головки шатуна. Во время работы двигателя, на поршневой палец воздействуют значительные переменные силы.

Палец и отверстия под палец должны сопрягаться с минимальным зазором, обеспечивающим смазку. На двигателях ВАЗ используется два типа шарнирного соединения «поршень-палец-шатун». На поршнях моделей 2101, 21011, 2105, 2108, 21083 – палец устанавливается в верхней головке шатуна по плотной посадке, исключающей его вращение. Отверстие в поршне под поршневой палец выполнено с зазором, обеспечивая свободное вращение.

В дальнейшем от этой схемы отказались и перешли на схему с «плавающим» пальцем. На поршнях моделей 21213, 2110, 2112, 21124, 21126, 11194, 21128 – палец устанавливается с минимальным зазором и в головке шатуна, и в отверстиях поршня. Для исключения осевого смещения пальца, в поршне, в отверстиях под поршневой палец устанавливаются стопорные кольца. Во время работы, у пальца есть возможность проворачиваться, обеспечивая равномерный износ поверхностей.

Для обеспечения надежной смазки пальцев, в бобышках предусмотрены специальные отверстия.

По результатам фактического замера отверстия под поршневой палец, поршням присваивается одна из трех категорий(1-я, 2-я, 3-я). Разница в размерах для категорий составляет - 0,004мм. Номер категории клеймится на днище. Для обеспечения необходимого зазора, поршневые пальцы, по наружному диаметру подразделяются на три класса.

Отличие в размерах составляет - 0,004 мм. Маркировка класса производится краской по торцу пальца: синий цвет - первый класс, зеленый - второй, красный - третий класс. При сборке, поршню первой категории должен подбираться палец первого класса и т.д.

Особенностью работы шатунного механизма, является то, что до достижения верхней мертвой точки, поршень прижат к одной стороне цилиндра, а после прохождения ВМТ – к другой стороне цилиндра.

При приближении к верхней мертвой точке, на поршень действует максимальная нагрузка, следовательно растет сила давления на палец. Возростающие силы трения препятствуют повороту поршня на пальце. При таких условиях поворот может происходит скачкообразно, со стуком о стенку цилиндра.

Для того, чтобы снизить динамические нагрузки и шум, применяют поршни со смещенным отверстием под поршневой палец. Ось отверстия смещена в горизонтальной плоскости от оси поршня. В работающем двигателе это приводит к возникновению момента силы, который облегчает преодоление сил трения. Такое конструктивное решение позволяет добиться плавности, при смене точек контакта поршня с цилиндром.

На такие изделия обязательно наносится метка для правильной ориентации при его установке. Однако, чем больше будет износ цилиндров и юбки, тем в большей степени будет проявляться стук в цилиндре.

Существуют поршни, в которых применяется не только горизонтальное смещение оси пальца, но и вертикальное. Такое смещение ведет к уменьшению компрессионной высоты.

Поршни, с дополнительным смещением оси отверстия под палец вверх, применяются для тюнинговой доработки двигателя. В качестве основной характеристики для таких поршней используется величина смещения, указывающая на сколько смещен центр отверстия под палец, по сравнению со стандартным изделием.

На рынке продаж, поршень представлен значительным количеством отечественных и иностранных производителей. Независимо от производителя, они должны соответствовать требованиям, рассчитанным для конкретной модели двигателя. Поршни, входящие в комплект, не должны отличаться по массе более чем на ±2,5 грамм. Это позволит снизить вибрации работающего двигателя. Для розничной сети, в комплекты подбираются поршни одной весовой группы. В случае необходимости можно осуществить подгонку поршня по массе.

Зазор между цилиндром и поверхностью поршня должен соответствовать величине установленной для данной модели двигателя.

Поршни номинального размера по своему диаметру относят к одному из пяти классов. Различие между классами составляет 0,01 мм.

Классы маркируются на днище буквами - (А, В, С, D, Е).

В качестве запасных частей поставляются поршни классов - А, С, Е. Этих размеров достаточно, чтобы осуществить подбор деталей для любого блока цилиндров и обеспечить необходимый зазор.

Поршни ВАЗ 11194 и ВАЗ 21126 имеют только три класса (A, B, C) с размерным шагом - 0,01 мм. Кроме номинальных размеров, изготавливаются поршни 2-х ремонтных размеров, с увеличенным наружным диаметром на 0,4 и 0,8 мм.

Для распознавания, на днищах ремонтных изделий ставится маркировка: символ "треугольник" соответствует первому ремонтному размеру(с увеличением наружного диаметра на 0,4 мм), символ "квадрат" - увеличение диаметра на 0,8 мм. До 1986 г. ремонтные размеры отличались от современных.

Так для двигателя 2101 существовало три ремонтных размера: на 0,2мм., 0,4мм., 0,6 мм; для двигателя 21011 два размера: 0,4 мм. и 0,7 мм.

В качестве материала для изготовления поршней применяются сплавы алюминия. Использование кремния в составе сплава, позволило снизить коэффициент теплового расширения и увеличить износостойкость.

Сплавы, где содержание кремния может достигать 13%, называют – эвтектическими. Сплавы с более высоким содержанием кремния относят к заэвтектическим сплавам. Повышение процента содержания кремния улучшает теплопроводные характеристики, однако приводит к тому, что при охлаждении в сплаве происходит выделение кремния в виде зерен размером 0.5-1.0мм.

Это приводит к ухудшению литейных и механических свойств. Для улучшения физико-механических свойств, в сплавы вводят легирующие добавки меди, марганца, никеля, хрома.

Существует два основных способа получения заготовки поршня. Отливка в кокиль – специальную форму, является более распространенным способом. Другой способ - горячая штамповка(ковка). После этапов механической обработки, изделие подвергают термической обработке для повышения твердости, прочности и износостойкости, а также для снятия остаточных напряжений в металле.

Структура кованого металла позволяет повысить прочностные характеристики изделия. Но есть существенные недостатки кованых изделий классической конструкции( с высокой юбкой)– они получаются более тяжелыми. Кроме того, в кованных деталях, невозможно использовать термокомпенсирующие кольца или пластины. Увеличенный объем металла ведет к увеличенной тепловой деформации и необходимости увеличивать зазор между поршнем и цилиндром.

И как следствие – повышенный шум, износ цилиндров, расход масла. Применение кованых поршней оправдано в тех случаях, когда большую часть времени двигатель автомобиля эксплуатируется на предельных режимах.

В современном конструировании поршней, наблюдаются следующие тенденции: уменьшение веса, использования «тонких» поршневых колец, уменьшение компрессионной высоты, использование коротких поршневых пальцев, применение защитных покрытий.

Все это, нашло свое применение, в конструкции Т-образных поршней. Наименование конструкции обусловлено схожестью профиля детали с буквой «Т». На этих изделиях, юбка уменьшена и по высоте и по площади направляющей части. В качестве материала для изготовления таких поршней используется заэвтектический сплав, с большим содержанием кремния. Поршни Т-образной конструкции практически всегда изготавливаются горячей штамповкой.

Принятие разработчиками решения о применении той или иной конструкции поршня всегда предшествует расчет и глубокий анализ поведения всех узлов шатунно-поршневой группы.

Детали современных двигателей рассчитаны на пределе возможностей конструкции и материалов. В таких расчетах предпочтение отдается конструкциям с минимальной стоимостью обеспечивающих утвержденный ресурс и не более. Поэтому любое отклонение от штатных режимов работы двигателя ведет к сокращению ресурса тех или иных деталей и узлов.

поршни hastings (Урал)

Приобрёл поршни и кольца hastings на 79,расточил цилиндры. Потом узнал что отверстие под поршневой палец смещено.А теперь вопрос: Подскажите пожалуйста, куда смещением ставить вверх или вниз? Заранее благодарю.

палец левого цилиндра - вверх . а правого- вниз !

и ваще там стрелки должны быть. их нужно вперёд.

в инструкции по ремонту всё написано для непонятливых.

ВАДИМ , Стрелки стоят вперёд,но одну сторону затирает

что затирает? чё написал то ?

ВАДИМ , Ну это смотря как смотреть. Если по ходу двжения то на левом поршне палец должен быть смещен вниз, а на правом вверх.

geha , И это, на Уралах Хастингс - кольца и они под поршни 78мм. А ты что, от жигулятора поршни с кольцами купил чтоли?

упаковку от поршней покажи. и маркировку, и если можно сами поршня. чет я ваще не понял что ты вставляешь, и как может поршень затирать?

ВАДИМ ,Ну на днепре может и так, а вот на Урале, как я выше написал :)

Lonely_Night_Wolf , что на днепре, что на урале - одно и то же направление вращения коленвала. ВАДИМ прав! Представь в каком положении находится шатун в ВМТ, сразу становится понятно зачем и в какую сторону должен быть смещен палец.

texas , ну, КВ вращается против часовой стрелки, палец смещен в сторону вращения, чтобы снизить радиальную состовляющую силы с которой поршень давит на цилиндр когда поршень проходит ВМТ и движется назад. Покрайней мере в поршнях Автотехнологии сделано так

я для кого фоткал страницу из инструкции по ремонту мото оппозитов . http://s56.radikal.ru/i153/1009/e5/082a1aed1a72.jpg

Lonely_Night_Wolf - не выдумывай ересь !

Lonely_Night_Wolf , представь/нарисуй ситуацию: поршень в ВМТ, палец не смещен, ось симметрии шатуна параллельна оси цилиндра и проходит через ось вращения КВ.
Поршень со смещенным пальцем - то же самое, кроме того, что ось симметрии шатуна не параллельна оси цилиндра.
В первом случае сила, воздействующая на центр поршня, не пытается провернуть КВ, в этом месте его вращает момент инерции. А в случае со смещенным пальцем - появляется ещё сила, воздействующая на шатун со стороны "стенки цилиндра", ближайшей к поршневому пальцу. И естественно, что эта "стенка цилиндра" должна находиться со стороны, противоположной направлению вращения коленвала.
А теперь представь, что происходит в твоем моторе?

texas , Это я себе прекрасно представляю, так как это очевидно и в этом определенно есть своя логика, но то что я описал выше я не просто так с потолка взял и не сам придумал.

Вомбат, проблема будет как раз в том, что бы аккуратно снять эти три (именно!) сотки. Притереть цилиндр не проще будет?

Если расточить цилиндр под поршень с правильным зазором, то все ок будет.
НО: масса поршня, пальца и колец в одном и другом горшке не должны отличаться больше, чем на 4 грамма, чтобы 2 котла хоть как-то друг друга компенсировали. Взвесь поршни, наверняка между ними грамм 30-50 :)

texas , И еще, смещение оси пальца делают не для того чтобы поршню стало легче провернуть КВ когда он находится в ВМТ а чтобы снизить износ ЦПГ и шум, а КВ провернется по инерции, на это маховик есть.

Почему ось отверстия ступицы у многих поршней смещена?
Из-за вращения коленчатого вала шатун в большинстве позиций находится под наклоном. Вследствие чего при обратном движении поршень прижимается к одной из стенок. В верхней мертвой точке поршня шатун принимает строго вертикальное положение, затем он наклоняется в другую сторону. В результате поршень соприкасается с разными стенками цилиндра. Для того, чтобы касание происходило по возможности бесшумно и мягко, отверстие для поршневого пальца несколько смещается в сторону. Этим мы добиваемся того, что поршень во время смены точки касания несколько наклоняется в сторону оси пальца. В результате поршень соприкасается с внутренним диаметром цилиндра не всей длиной, а юбкой и скользит. Это снижает шум в двигателе, а также механическую нагрузку на компоненты двигателя.

Обычно отверстие ступицы смещено в направлении напорной стороны поршня. Но нет правил без исключений:
в некоторых поршнях отверстие смещено в противоположную сторону – результат, однако, не отличается.

Маркировка поршней ваз 21083 таблица

Глубина выборок под клапана,на днище порш. 2110, исключает возможность соприкосновения клапанов с поршнем при обрыве ремня ГРМ.

В конструкции поршня 2110 и в конструкции всех последующих моделей, применяется свободная посадка поршневого пальца. Зазор в отверстии головки шатуна и в отверстиях в поршне обеспечивает свободное вращение пальца. В осевом направлении палец фиксируется стопорными кольцами. Для этого в поршне, в отверстиях под палец, предусмотрены установочные канавки для стопорных колец. На внешней стороне отверстий под поршневой палец, в верхней части, имеются небольшие углубления, которые облегчают установку и снятие стопорных колец. Кроме того, они способствуют доступу масла в зону контакта.

Такая конструкция упрощает процесс сборки и обеспечивает равномерный износ трущихся поверхностей, увеличивая ресурс деталей. Классы диаметров поршней и классы отверстий под поршневой палец принятые для модели 21083 соответствуют классам моделей 2110, 2112, 21124.

Основные маркировки в литье, нанесенные на деталь.

1. Обозначение модели изделия – символы «21» и «10», в районе отверстия под палец.

2. Обозначение , на юбке с внутренней стороны.

3. Обозначение литейной оснастки -буквы и цифры, на юбке с внутренней стороны.

4. Обозначение литейного сплава – «АЛ34», на юбке с внутренней стороны .

Основные маркировки наносимые на днище.

1. Маркер ориентации — « » при установке, должен указывать направление в сторону привода распредвала

2. Маркер класса – один из символов ( « А »,« В»,« С»,« D »,« Е ») определяет отклонение по наружному диаметру.

3. Маркер группы массы поршня:

« + » – увеличенная на 5 г.

« – » – уменьшенная на 5 г.

4. Маркер класса отверстия поршневого пальца –одна из цифр (« 1 », « 2 », « 3 » ) определяет отклонение по диаметру отверстия под поршневой палец.

Маркировка класса отверстии дополнительно наносится краской на внутренней стороне днища:

синий цвет — 1-й класс

зеленый цвет — 2-й класс

красный цвет — 3-й класс

Дополнительно, для ремонтных поршней.

5. Маркер для ремонтных изделий:

« » — 1-й ремонт (диаметр увеличенный на 0,4мм от номинального размера.)

« » — 2-й ремонт (диаметр увеличенный на 0,8мм от номинального размера.)

ПОРШЕНЬ	21083-1004015
Производитель	ОАО АВТОВАЗ
Диаметр поршня (номинальный), мм:	82,0
Диаметр поршня (1-й ремонт), мм:	82,4
Диаметр поршня (2-й ремонт), мм:	82,8
Вес, г.:	335,0
Поршневой палец	21213-1004020
Диаметр поршневого пальца, мм:	22
Поршневые кольца	21083-1000100
Высота колец, мм:	1,5/2,0/3,95

Глубина выборок под клапана,на днище поршня 21083, исключает возможность соприкосновения клапанов с поршнем при обрыве ремня ГРМ.

Основные размеры

Класс поршня по наружному диаметру	A	B	C	D	E
Диаметр поршня 82.0 (мм)	81,965-81,975	81,975-81,985	81,985-81,995	81,995-82,005	82,005-82,015
Диаметр поршня 82.4 (мм)	82,365-82,375	82,375-82,385	82,385-82,395	82,395-82,405	82,405-82,415
Диаметр поршня 82.8 (мм)	82,765-82,775	82,775-82,785	82,785-82,795	82,795-82,805	82,805-82,815

Класс отверстия под поршневой палец	1	2	3
Диаметр отверстия под поршневой палец(мм)	21,982-21,986	21,986-21,990	21,990-21,994

Применяемость поршня 21083-1004015.

Схема поршневой группы Ваз 21099: 1 — гайка шатунного болта, 2 — шатунные вкладыши, 3 — шатун, 4 — поршневой палец, 5 — канавка верхнего компрессионного кольца, 6 — канавка нижнего компрессионного кольца, 7 — канавка маслосъемного кольца, 8 — поршень, 9 — шатунный болт, 10 — крышка шатуна

Для удобства подбора поршней по цилиндрам цилиндры и поршни в зависимости от диаметра делятся на пять размерных групп: A, B, C, D, E.

В качестве запасных частей поставляются поршни номинального размера трех классов: A, C, E и двух ремонтных размеров. Первый ремонтный размер увеличен на 0,4 мм, второй – на 0,8 мм.

Как понять, что пришло время менять поршневые кольца

Когда значительно выросло потребление масла автомобилем, в цилиндрах упала компрессия. Прежде чем стремительно спешить в гараж нужно замерить компрессию, сначала на сухих цилиндрах и затем заливаем крышку от бутылочки масла и замеряем снова и сравниваем полученные результаты. Если показатели сухих цилиндров ниже, поршневые кольца подлежат замене.

Если нет, то кольца не при чем, и стоит обратить внимание на колпачки, клапана. Также при использовании низкосортного масла поршневые кольца могут залечь. Это явление встречается обычно у машин, чьи двигатели давно не эксплуатировались, либо эксплуатировались на совсем короткие расстояния.

Замена поршневых колец

На автомобилях ВАЗ, впрочем, как и на всех других моделях легковых автомашин, одни лишь поршневые кольца целесообразно менять только в том случае, если:

в цилиндрах нет выработки;
не имеет следов повреждения их внутренняя поверхность.

При значительном износе гильз требуется их расточка, а если до этого уже был последний размер, требуется перегильзовка блока цилиндров. Заменить ПК можно на любом вазовском моторе, не снимая ДВС, для этого потребуется снятие ГБЦ и масляного картера. ПК меняют в том случае, если зазор в стыках у них не превышает 1 мм.

выключаем зажигание, ставим КПП на нейтральную передачу, скидываем с АКБ минусовую клемму;
сливаем тосол, снимаем корпус воздушного фильтра вместе с патрубком (гофрой инжектора);
снимаем клапанную крышку, распредшестерню, ослабляем ремень ГРМ и отводим его в сторону;
отсоединяем от ГБЦ вв провода, патрубки системы охлаждения, откручиваем болты головки;
раскручиваем гайки приемной трубы глушителя;
полностью освобождаем ГБЦ от всех креплений, которые мешают ее снять, производим съем головки блока;

если под двигателем есть защита, демонтируем ее;
подставляем емкость под поддон двигателя, отворачиваем пробку на картере, сливаем масло;
снимаем нижний лючок корпуса КПП (три болтика);
головкой с воротком на 10 или торцевым ключом откручиваем все болты масляного поддона;

демонтируем поддон, снимаем маслоприемник;

отворачиваем гайки шатунов, снимаем нижние шатунные крышки, аккуратно выбиваем поршни с шатунами наверх. Поршни следует выбивать через выколотку из мягкого металла или через деревянный брус. Сначала нужно аккуратно выбить шатунный болт, не повредив на нем резьбу, затем выколотку наставить на торец шатуна – ни в коем случае нельзя бить по вкладышам или посадочному месту под ними;

шатуны рекомендуется вынимать по одному, и сразу же на них наживлять крышки, между собой крышки путать нельзя, они назад ставятся строго по своим местам, и обязательно замок к замку;
снимаем с поршней ПК, обломком старого кольца чистим поршневые канавки до чистого металла. Обязательно проверяем чистоту канавки по кругу, кокса в ней оставаться не должно;

устанавливаем в канавки новые кольца, начинаем с нижнего МПК, затем ставим среднее компрессионное ПК, и в последнюю очередь верхнее. Для установки можно воспользоваться специальным приспособлением, но все же кольца удобнее ставить руками. Если МПК чугунные, их нельзя гнуть по своей оси, можно только аккуратно раздвигать. Компрессионные кольца выгибать тоже нужно аккуратно, по минимуму;
устанавливаем на место поршень с помощью специальной оправки, забиваем деревянной ручкой молотка либо латунной или бронзовой выколоткой;

Размеры и маркировка поршневых колец Ваз 2109 – 2115

Основные размеры шатунно-поршневой группы я дам вам сейчас ниже на рисунке

Поршень — алюминиевый литой. По наружному диаметру поршни разбиты на пять классов (А, В, С, D, Е) через 0,01 мм. Наружная поверхность поршня имеет сложную форму. Поэтому измерять диаметр поршня необходимо только в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу, на расстоянии 55 мм от днища поршня.

Основные размеры шатуна Ваз 2109 – 2115

По диаметру отверстия под поршневой палец поршни подразделяются на три класса (1, 2, 3) через 0,004 мм.

Классы диаметров поршня и отверстия под поршневой палец клеймятся на днище поршня (рис. 4).

Размеры поршневых колец Ваз 2109 – 2115

По диаметру отверстия под поршневой палец поршни подразделяются на три класса (1, 2, 3) через 0,004 мм.

Классы диаметров поршня и отверстия под поршневой палец клеймятся на днище поршня.

Маркировка поршня Ваз 2109 – 2115

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
на стыке – 1,0 мм.

Таблица номинальных размеров цилиндров и поршней

Номинальный:

верхнее компрессионное кольцо

нижнее компрессионное кольцо

маслосъемное кольцо

Предельно допустимый зазор для всех колец

Номинальный

Предельно допустимый

По массе поршни сортируются на три группы: нормальную, увеличенную и уменьшенную на 5 г. Этим группам соответствует маркировка на днище поршня: «Г», «+» и «—».

Размер шатуна ваз 2101

Высота блока цилиндров на классический автомобиль ВАЗ (от оси коленвала до плоскости прокладки головки блока цилиндров): — 2101, 21011, 2105 = 207,1 допуск -0,15, — 2103, 2106, 2121, 21033(под 76 бензин для Китая), 2130 (1,8 литра ОПП) = 215,9 допуск -0,15, — 21213 (на мотре 21214 блок 21213) = 214,58 допуск -0,15. Толщина стенок цилиндра обычно позволяет увеличить диаметр не более чем на 2-а мм, если водяная рубашка, а точнее диаметр цилиндра смещен относительно рубашки могут возникнуть проблемы.

Ход колена 2101, 2103, 21213: ход 2101 — 66мм (в обиходе называется низким) ход 2103 — 80мм ход 21213 — 80мм (более сбалансирован за счёт более развитых противовесов, видимо в ущерб весу) ход 2130 — 82мм Есть тюненские колена ходом 84,86,88 мм. Но стоят они от 10тысяч

Диаметр поршней на классику 2101 — 76мм 21011,2105 — 79мм 21213 — 82мм 2108 — 82мм (ставились для ездунства на 76 бензе, для экспорта) Имеется много кованых поршней любого стокового диаметра, а максимум 84мм Одна из основных геометрических характеристик поршня — компрессионная высота. Она определяется расстоянием от его днища до оси поршневого пальца. Для классического мотора ВАЗ она составляет 38 мм. Есть поршни с меньшей компрессионной высотой, например поршни ТРТ. Высота составляет 31 мм.

Длины шатунов на классические моторы (какие бывают): Все шатуны 2101 длинной 136 мм но есть 213 шатун такой же длинны, но там палец прессуется в поршень а не в шатун. Есть шатуны укороченные на 7мм(как пример: запихать 80ое колено в низкий блок) Есть два вида: укороченные — производятся сразу на 7мм короче(г.Луганск, Украина, произ-ль: «Луганский завод коленчатых валов»), и усаженные, то есть берётся стоковый шатун и под нагревом усаживается, делали при совке, но они не очень желательны, и по общему мнению опасны, поскольку в месте усадки обязательно будет напряжение, и может показаться «рука дружбы»

И так что делаем:

Имеем двигатель 2101 или 21011 объемами 1,2 и 1,3 соответсвенно, что мы можем получить? из 2101 блока мы можем получить объем 1,5 и 1,6 литра, из 21011 блока 1,6 и 1,7. Что для этого нужно? 1. Коленвал 2103 (если где услышите коленвал 2106 или 2121 то имейте ввиду, что в двигателе 2106 стоит КВ 2103, на ниве 2121(!) ставили двигатель 2106), либо 21213 (он будет получше) 2. Шатуны Укороченные, Если увеличиваем объем шатунами то поршни можно оставить родные, все зависит от ресурса мотора, если точим то берем новые поршни) 3. Поршни (В случае если ставим родные или 213 шатуны)

остальное по мурзилке.

Пример получения 1,7 литра на 011 блоке: 1. Коленвал 2. Шатун 129 мм (как вариант, либо родной или 213) 3. Поршни 82 мм (тут зависит от шатуна, если укороченный то ставим Нивовский поршень с двигателей 21213, если Шатун будет родной или 213 то ставим поршень с меньшей компрессионной высотой) 4. Точим цилиндры до 82 мм Так получается 1,7 литра) Для объемов 1,5 и 1,6 тот же самый порядок, только мы будем выбирать между шатунами и поршнями, в этом случае существует такое понятие как R/S (rod to stroke ratio) разница длинны шатуна и хода коленвала. И ему уделяется достаточно серьезное внимание при доработке моторов. Многие источники считают, что «золотой серединой» является величина R / S, равная 1,75

Эффект большого R/S:

ЗА:Позволяет поршню дольше находиться в ВМТ, что обеспечивает лучшее горение топливной смеси, т.е. более полное сгорание топливной смеси, более высокое давление на поршень после прохождения ВМТ, более высокая температура в камере сгорания. В результате хороший момент на средних и высоких оборотах. Длинный шатун уменьшает трение пары «поршень-цилиндр», а это особенно важно при рабочем ходе поршня.

ПРОТИВ: Мотор, собранный с достаточно большим значением R / S не обеспечивает хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, из-за снижения скорости воздушного потока (из-за уменьшения скорости движения поршня после ВМТ, в момент открытия впускного клапана). Большая вероятность появления детонации из-за высокой температуры в камере сгорания и длительного времени нахождения поршня в ВМТ.

Читайте также: