на завтра. заметки мне по поводу маркировки и проверки зазоров на поршневой. есть кстати вопросы.
замер поршня
4. Для определения зазора измерьте диаметр цилиндра (смотрите подраздел) и диаметр поршня, который измеряют микрометром в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца, на расстоянии 51,5 мм от днища поршня.
5. Измерьте щупом зазор между кольцами и канавками на поршне в нескольких местах по периметру. Если зазор превышает предельно допустимый (смотрите таблицу), замените поршни с кольцами.
Зазор между кольцами и канавками поршня: (таблица)
верхнее компрессионное кольцо-0,04-0,075mm
нижнее компрессионное кольцо-0,03-0,065mm
маслосъемное кольцо-0,02-0,055mm
Предельно допустимый зазор для всех колец-0,15mm
6 замерить зазор замка колец. нужно Вставить кольцо в цилиндр и продвинуть его поршнем, чтобы кольцо встало без перекосов. Если зазор превышает предельно допустимый, замените кольцо (смотрите таблицу). Если зазор меньше 0,25 мм, осторожно спилите надфилем концы кольца.
Зазор в замках поршневых колец: (таблица)
Номинальный-0,25-0,45mm
Предельно допустимый-1,0mm
примечания:
обозначения на поршне:
1-й ремонтный – треугольник,
2-й ремонтный – квадрат.
Обозначение группы по массе:
нормальная – “Г”,
увеличенная на 5 грамм – “ ”,
уменьшенная на 5 грамм – “-”.
17. Поверните поршневые кольца так, чтобы их замки располагались под углом 120° друг к другу.
Наминальные размеры цилиндров ипоршней:
Модель двигателя ВАЗ-21083
размерная группа-Е
диаметр цилиндра-82,04-82,05mm
диаметр поршня-82,005-82,015mm
Для подбора поршней к цилиндрам вычислите зазор между ними. Зазор определяется как разность между замеренными диаметрами поршня и цилиндра. Номинальный зазор равен 0,025-0,045 мм, предельно допустимый – 0,15 мм. Если зазор не превышает 0,15 мм, можно подобрать поршни из последующих классов, чтобы зазор был как можно ближе к номинальному. Если зазор превышает 0,15 мм, расточите цилиндры под следующий ремонтный размер и установите поршни соответствующего ремонтного размера.
Первый ремонтный размерувеличен на 0,4 мм, второй – на 0,8 мм.
Для поршней ремонтных размеров поставляются в качестве запасных частей кольца ремонтных размеров, увеличенные на 0,4 мм и на 0,8 мм. На кольцах первого ремонтного размера выбита цифра “40”, а второго – “80”.
Стрелка на днище поршня показывает, как правильно ориентировать поршень при его установке в цилиндр. Она должна быть направлена в сторону привода распределительного вала.
по поводу цифры у буквы Е это класс пальца. они делятся на 3 класса с шагом кажется в 0.04mm.
итоги:
у меня безвтыковые поршни фирмы стк с последним классом (Е) с пальцем второго класса да и еще второго (последнего причем) ремонтного размера с увеличением 0.8mm. крутотень! блок гбц больше не ремонтнопригодный! Либо гильзование (интересно почем это дело, новый блок не дешевле ли?) либо новый блок! ГБЦ тоже испоганена и тоже на замену…что делать? как и планировал. собираю щас на том, что есть. меняю вклыдыши только. и ксати они тоже ремонтные! первый размер 0,25! еще и осевой люфт…катаю кое как полгода-год и покупаю новый двигатель если будет это возможно…
Какой должен быть зазор между поршнем и цилиндром
Для обеспечения высокой компрессии в двигателе, а это сильно влияет на его КПД и прочие способности по отдаче, лёгкости запуска и удельному расходу, поршни должны стоять в цилиндрах с минимальным зазором. Но сводить его к нулю невозможно, из-за разной температуры деталей двигатель заклинит.
Поэтому зазор определяется расчётным путём и строго соблюдается, а необходимое уплотнение достигается применением пружинных поршневых колец в роли газового и масляного уплотнения.
Почему изменяется зазор между поршнем и цилиндром
Конструкторы автомобилей стремятся, чтобы детали двигателя работали в режиме жидкостного трения.
Это такой способ смазки трущихся поверхностей, когда благодаря прочности масляной плёнки или подаче масла под давлением и при требуемом расходе непосредственного соприкосновения деталей не происходит даже под значительной нагрузкой.
Не всегда и не во всех режимах подобное состояние можно удержать. Влияют на это несколько факторов:
Кажется, парадоксальным, но больше изнашивается поверхность цилиндра, хотя она обычно изготовлена из чугуна, это цельный чугунный блок или различные сухие и мокрые гильзы, залитые в алюминий блока.
Даже если гильза отсутствует, поверхность алюминиевого цилиндра подвергается специальной обработке, и на ней создаётся слой специального твёрдого износостойкого покрытия.
Связано это с более стабильным давлением на поршень, которое при наличии смазки почти не снимает с него металл при движении. А вот цилиндр подвержен грубой работе пружинных колец с высоким удельным давлением из-за малой площади контакта.
Естественно, поршень тоже изнашивается, даже если это происходит с меньшей скоростью. В результате суммарного износа обеих поверхностей трения зазор непрерывно увеличивается, причём неравномерно.
Нормы соответствия
В исходном состоянии цилиндр полностью соответствует своему названию, это геометрическая фигура с постоянным диаметром по всей высоте и окружностью в любом сечении, перпендикулярном к оси. Однако, поршень имеет куда более сложную форму, к тому же он располагает термофиксирующими вставками, в результате чего неравномерно расширяется при работе.
Для оценки состояния зазора выбирается разница диаметров поршня в зоне юбки и цилиндра в средней его части.
Формально принято считать, что тепловой зазор должен составлять примерно от 3 до 5 сотых долей миллиметра по диаметру у новых деталей, а его максимальная величина в результате износа не должна превышать 15 сотых, то есть 0,15 мм.
Разумеется, это некие средние значения, двигателей великое множество и отличаются они как разными подходами к конструированию, так и геометрическими размерами деталей, зависящими от рабочего объёма.
Результат нарушения зазора
При увеличении зазора, а обычно оно связано ещё и с ухудшением работоспособности колец, всё больше масла начинает проникать в камеру сгорания и расходоваться на угар.
Теоретически при этом должна снижаться компрессия, но чаще она наоборот, повышается, из-за обилия масла на компрессионных кольцах, герметизирующего их зазоры. Но это ненадолго, кольца коксуются, залегают, и компрессия пропадает окончательно.
Поршни при увеличенных зазорах нормально работать уже не смогут и начинают стучать. Стук поршневой хорошо слышно на перекладке, то есть в верхнем положении, когда изменяет направление своего движения нижняя головка шатуна, а поршень проходит мёртвую точку.
Юбка отходит от одной стенки цилиндра и выбирая зазор с силой ударяет по противоположной. С таким звоном ездить нельзя, поршень может разрушиться, что приведёт к катастрофе всего мотора.
Как проверить зазор между поршнем и цилиндром
Для проверки зазора используется измерительная аппаратура в виде микрометра и нутромера, эта пара обладает классом точности, позволяющим реагировать на каждую сотую долю миллиметра.
Микрометром замеряется диаметр поршня в зоне его юбки, перпендикулярно пальцу. Стержень микрометра фиксируется зажимом, после чего нутромер устанавливается на ноль при опоре своим измерительным наконечником на стержень микрометра.
После такого обнуления индикатор нутромера будет показывать отклонения от диаметра поршня в сотых долях миллиметра.
Замер цилиндра производится в трёх плоскостях, верхней части, средней и нижней, вдоль зоны хода поршня. Замеры повторяются вдоль оси пальца и поперёк.
В результате можно оценить состояние цилиндра после износа. Главное, что потребуется – это наличие неравномерностей типа «эллипс» и «конус». Первое – отклонение сечения от окружности в сторону овала, а второе – изменение диаметра вдоль вертикальной оси.
Наличие отклонений в несколько соток говорит о невозможности нормальной работы колец и необходимости ремонта цилиндров или замены блока.
Заводы стремятся навязывать клиентам блок в сборе с коленвалом (шорт-блок). Но часто оказывается гораздо дешевле отремонтироваться расточкой, в тяжёлых случаях – гильзовкой, с заменой поршней на новые стандартные или ремонтного увеличенного размера.
Даже не новых двигателях со стандартными поршнями существует возможность точного подбора зазоров. Для этого поршни распределяются по группам с отклонением диаметра на одну сотку. Это позволяет выставить зазор с идеальной точностью и обеспечить оптимальные характеристики мотора и его предстоящий ресурс.
Дефектовка деталей
После разборки двигателя тщательно очистите, промойте и просушите все детали.
1. Очистите головку поршня от нагара. Если на поршне есть задиры, следы прогара, глубокие царапины, трещины, замените поршень. Прочистите канавки под поршневые кольца. Это удобно делать обломком старого поршневого кольца.
2. Прочистите отверстия для стока масла подходящим куском проволоки.
3. Проверьте зазоры между кольцами и канавками на поршне.
Номинальный зазор поршневых колец, мм:
верхнее компрессионное кольцо 1 — 0,04-0,075;
нижнее компрессионное кольцо 2 — 0,03-0,065;
маслосъемное кольцо 3 — 0,02-0,055.
Предельно допустимый зазор для всех поршневых колец — 0,15 мм.
4. Наиболее точно зазоры поршневых колец можно определить промером колец и канавок на поршне. Для этого замерьте микрометром толщину поршневого кольца в нескольких местах по окружности, затем…
5. …с помощью набора щупов измерьте ширину канавок также в нескольких местах по окружности. Вычислите средние значения зазоров (разница между толщиной поршневого кольца и шириной канавки). Если хотя бы один из зазоров превышает предельно допустимый, замените поршень с кольцами.
8. Если зазор меньше 0,25 мм, аккуратно сточите надфилем торцы поршневого кольца.
9. Проверьте зазоры между поршнями и цилиндрами. Зазор между поршнями и цилиндрами определяется как разность между замеренными диаметрами поршня и цилиндра. Номинальный зазор между поршнями и цилиндрами равен 0,025-0,045 мм, предельно допустимый — 0,15 мм. Если зазор между поршнями и цилиндрами не превышает 0,15 мм, можно подобрать поршни из последующих классов, чтобы зазор между поршнями и цилиндрами был как можно ближе к номинальному. Если зазор между поршнями и цилиндрами превышает 0,15 мм, расточите цилиндры под следующий ремонтный размер и установите поршни соответствующего ремонтного размера. Измерьте диаметр поршня на расстоянии 55 мм от его днища в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу.
Рис. 4.9. Места измерения зазоров цилиндра
10. Затем измерьте диаметры цилиндра в двух перпендикулярных плоскостях (см. рис. 4.9.) (вдоль В и поперек А блока цилиндров) и в четырех поясах (1, 2, 3 и 4). Для этого необходим специальный прибор — нутромер.
11. При замене деталей шатунно-поршневой группы необходимо подобрать поршни к цилиндрам по классу и одной группы по массе, а также поршневые пальцы к поршням по классу и шатуны по массе. Для подбора поршней к цилиндрам вычислите зазор между ними.
Для удобства подбора поршней к цилиндрам цилиндры и поршни в зависимости от диаметров делят на пять классов: А, В, С, D, Е (табл. 4.1).
В запасные части поставляются поршни номинального размера трех классов А, С, Е и двух ремонтных размеров. Первый ремонтный — увеличенный на 0,4 мм, второй — на 0,8 мм.
По массе поршни разбиты на три группы: нормальную, увеличенную на 5 г и уменьшенную на 5 г. На двигателе автомобилей ваз 2108, ваз 2109, ваз 21099 должны устанавливаться поршни одной группы. Для поршней ремонтных размеров в запчасти поставляются кольца ремонтных размеров, увеличенных на 0,4 мм и на 0,8 мм. На кольцах первого ремонтного размера выбито число «40», на кольцах второго ремонтного размера — «80».
Таблица 4.1 Номинальные размеры цилиндров и поршней
Класс Диаметр, мм
цилиндра поршня
А 82,00-82,01 82,00-82,01
В 82,01-82,02 82,01-82,02
С 82,02-82,03 82,02-82,03
D 82,03-82,04 82,03-82,04
Е 82,04-82,05 82,04-82,05
12. На блоке цилиндров группа цилиндров выбивается на нижней плоскости блока (привалочная плоскость под масляный картер) напротив каждого цилиндра. 13. На днище поршня выбиваются следующие данные:
1 — класс поршня по отверстию под поршневой палец;
2 — класс поршня по диаметру;
3 — стрелка, показывающая направление установки поршня;
4 — ремонтный размер (1-й ремонтный — треугольник, 2-й ремонтный — квадрат);
5 — группа по массе (нормальная «Г», увеличенная на 5 г «+», уменьшенная на 5 г «-»).
14. Поршневые пальцы с трещинами замените. Поршневой палец должен легко входить в поршень от усилия большого пальца руки. Вставьте поршневой палец в поршень. Если при покачивании поршневого пальца ощущается люфт, замените поршень. При замене поршня подберите к нему поршневой палец по классу
Таблица 4.2 Классы поршневых пальцев, поршней и шатунов
Размерная группа Модель двигателя ВАЗ 2108
Диаметр цилиндра, мм Диаметр поршня, мм
А 76,00-76,01 75,965-75,975
В 76,01-76,02 75,975-75,985
С 76,02-76,03 75,985-75,995
D 76,03-76,04 75,995-75,005
Е 76,04-76,05 75,005-75,015
Размерная группа Модель двигателя ВАЗ 21083
Диаметр цилиндра, мм Диаметр поршня, мм
А 82,00-82,01 81,965-81,975
В 82,01-82,02 81,975-81,985
С 82,02-82,03 81,985-81,995
D 82,03-82,04 81,995-82,005
Е 82,04-82,05 82,005-82,015
(табл. 4.2). Поршневые пальцы разбиты по диаметру на три класса (1-, 2-, 3-й) через 0,004 мм. Класс поршневого пальца маркируется на его торце краской. Класс поршня по пальцу выбивается на днище поршня, класс шатуна по пальцу — на крышке шатуна.
15. Замените сломанные поршневые кольца и расширитель маслосъемного кольца.
16. Замените сломанные или треснувшие стопорные кольца, удерживающие поршневой палец. Концы стопорных колец должны находиться в одной плоскости. Погнутые кольца замените.
17. Замените погнутые шатуны. Замените шатун, если во втулке 1 верхней головки есть задиры и глубокие царапины. Замените шатун, если при разборке двигателя было обнаружено, что шатунные вкладыши провернулись в шатуне.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Шатуны обрабатывают совместно с крышками, поэтому их нельзя разукомплектовывать.
18. Вставьте поршневой палец в верхнюю головку шатуна. Если при покачивании поршенвого пальца ощущается люфт, замените шатун. Шатуны в сборе с крышками по массе верхней и нижней головки разделены на классы (табл. 4.3).
Таблица 4.3 Класс шатуна по массе верхней и нижней головки
Масса головок шатуна, г Маркировка
верхний нижний буквой краской
184+2 489±3 Ф Красный
495+3 Л Зеленый
501±3 Б
188+2 489+3 X
495±3 М
501+3 В
192+2 489±3 Ц
495±3 Н
501+3 Г Голубой
19. В двигателе автомобилей ваз 2108, ваз 2109, ваз 21099 должны устанавливаться шатуны одного класса. Маркировка шатуна наносится на крышке шатуна: 1 — класс шатуна по массе (буква или краска), 2 — класс шатуна по поршневому пальцу.
20. Если на поверхностях, по которым работают сальники, есть глубокие риски, царапины, забоины, коленвал необходимо заменить.
22. Если на коренных и шатунных шейках коленвала 1 есть незначительные задиры, риски, царапины, нужно прошлифовать шейки коленвала до ближайшего ремонтного размера. Работу по шлифовке шеек коленвала рекомендуется выполнять в специализированной мастерской. После отполируйте шейки коленвала и притупите острые кромки фасок масляных каналов 2 абразивным конусом. Промойте коленвал и продуйте сжатым воздухом масляные каналы. Овальность и конусность всех шеек коленвала после шлифовки не должна превышать 0,005 мм. После шлифовки шеек коленвала установите вкладыши ремонтных размеров. 23. Если на рабочих поверхностях упорных полуколец есть задиры, риски и отслоения, замените полукольца. На полукольцах запрещается проводить любые подгоночные работы.
24. Измерьте осевой зазор коленвала. Для этого установите коленвал и упорные полукольца в блок цилиндров и затяните болты крепления крышек коренных подшипников (см. «Сборка двигателя»).
29. Тщательно прочистите и промойте масляные каналы коленвала.
30. Не рекомендуется выпрессовывать заглушки самостоятельно, для этого обратитесь в специализированную мастерскую.
31. Тщательно очистите поверхности блока цилиндров от остатков старых уплотнительных прокладок. Внимательно осмотрите блок. Если обнаружите трещины, блок надо заменить в сборе с крышками коренных подшипников.
32. Проверьте герметичность рубашки охлаждения блока цилиндров. Для этого заглушите отверстие под водяной насос (установив водяной насос с прокладкой) и залейте Тосол-А40 в рубашку охлаждения. Если в каком-нибудь месте заметна течь, значит, блок цилиндров негерметичен и блок цилиндров надо заменить.
33. Осмотрите цилиндры. Если на зеркале цилиндров есть царапины, задиры, раковины и пр., расточите цилиндры под ремонтный размер (эту работу рекомендуется выполнять в специализированной мастерской) или замените блок цилиндров. При различных дефектах глубиной более 0,8 мм блок цилиндров ремонту не подлежит и блок цилиндров надо заменить.
34. Очистите нагар в верхней части цилиндров. Если там образовался поясок вследствие износа цилиндров, снимите его шабером. Проверьте износ цилиндров, замерив диаметры цилиндров.
Как замерить диаметр поршня
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 модели ВАЗ 21080, ВАЗ 21083, ВАЗ 21100 нанесена соответствующая маркировка – «08»,»083″, «10».
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.
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.
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.
Вопрос-ответ
Для чего выемки на поршнях ваз?
Это выемки под клапана. Для того что бы не погнуло клапана при обрыве.
ДЕФЕКТОВКА ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
Вам потребуются: переносная лампа, набор плоских щупов, линейка, штангенциркуль, нутромер, микрометр, шабер.
После разборки тщательно вымойте детали керосином, продуйте и просушите их сжатым воздухом (особенно масляные каналы деталей).
1. Осмотрите блок, особенно внимательно опоры коленчатого вала. Трещины в любых местах блока не допускаются.
Если есть подозрение на наличие трещин в блоке (попадание охлаждающей жидкости в картер или масла в охлаждающую жидкость), проверьте герметичность блока на специальном стенде. Проверку проводите в ремонтных мастерских, располагающих соответствующим оборудованием.
2. Осмотрите цилиндры с обеих сторон. Царапины, задиры и трещины не допускаются.
При осмотре цилиндров рекомендуем освещать зеркала цилиндров переносной лампой – так дефекты видны значительно лучше.
3. Определите нутромером фактические диаметры цилиндров. Диаметр цилиндра измеряйте в трех поясах (рис. 5.8). В каждом поясе диаметр измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях (продольном и поперечном). В зоне над поясом А (на расстоянии 5 мм от плоскости разъема с головкой блока) цилиндры практически не изнашиваются. По разнице размеров в этой зоне и в остальных поясах можно судить об износе цилиндров. Номинальные размеры цилиндров приведены в табл. 5.9. Овальность и конусность не должны превышать 0,065 мм. Если максимальное значение износа больше 0,15 мм или овальность превышает указанное значение, расточите цилиндры до ближайшего ремонтного размера поршней, оставив припуск 0,03 мм на диаметр под хонингование. Затем отхонингуйте цилиндры, выдерживая такой диаметр, чтобы при установке выбранного ремонтного поршня расчетный зазор между ним и цилиндром был 0,03 мм. Дефектовку, расточку и хонингование блока проводите в мастерских, располагающих специальным оборудованием.
Рис. 5.8. Схема измерения цилиндров: А–пояс наибольшего износа; Б–зона измерения после растачивания ихонингования; В–пояс наименьшего износа
4. Проверьте отклонение от плоскостности поверхности разъема блока с головкой блока цилиндров. Приложите штангенциркуль (или линейку) к плоскости:
–в поперечном и продольном направлениях;
–по диагоналям плоскости. В каждом положении плоским щупом определите зазор между штангенциркулем и плоскостью. Это и будет отклонение от плоскостности. Если отклонение превышает 0,1 мм, замените блок.
Как вы думаете, – что может быть общего между человеком и двигателем автомобиля? Когда человек маленький, он не может говорить и пожаловаться на то, что его беспокоит. Вырастая, мы начинаем говорить и сообщать о проблемах в организме.
Когда двигатель автомобиля новый, то ему не о чем нам сообщать. Он работает «как часы», но с возрастом двигатель начинает сообщать нам о проблемах «внутри себя». Как? Первое, что мы можем услышать – это стук двигателя. Вернее, стук деталей, расположенных внутри головки блока цилиндров или в самом блоке цилиндров.
Стук в двигателе может происходить по разным причинам, возникать при заводке, и пропадать после прогрева. Это может стучать и распредвал, и коленвал и т.д. Одной из причин появившегося стука может являться зазор между поршнем и цилиндром. Вот именно об этом сегодня и речь.
Важно помнить, как бы мы не хотели услышать стук в двигателе, он, рано или поздно, появится, и нужно быть готовым к этому неприятному явлении.
Почему изменяется зазор между поршнем и цилиндром
Да, а почему? Вроде бы и эксплуатация двигателя проходит в штатных условиях. И моторное масло заливаем в соответствие с рекомендациями производителя. То есть не жалеем денег, лишь бы двигатель был «накормлен» тем, что сказали давать производители.
Эти и другие причины подводят нас к тому, что зазор между поршнем и цилиндром отклоняется от заданных параметров.
Результат нарушения зазора между поршнем и цилиндром
Увеличившийся зазор между поршнем и цилиндром приводит к стуку, ухудшению компрессии двигателя, перерасходу масла, и к выходу из строя двигателя. Уменьшение зазора между цилиндром и поршнем ведет к появлению задиров на зеркале цилиндра, перегреву деталей блока.
И в том и в другом случае требуется ремонт поршневой группы. Без вариантов. Или, если есть желание, подумайте о покупке нового двигателя. Но, всё же, дешевле вовремя провести ремонт цилиндров и поршней. А ремонт будет заключаться в замене цилиндров и расточке или хонинговке цилиндров.
Как проверить зазор между поршнем и цилиндром
Естественно, всё начинается с разборки головки блока цилиндров. По – большому счёту вы приступаете к капитальному ремонту двигателя. Ведь в результате диагностики, обязательно «выползут» проблемы с распредвалом, коленвалом, замена прокладок, подшипников, вкладышей и т.д. работы хватит. Но, начнём с того, с чего начали – замер зазора между поршнем и цилиндром.
Нам понадобятся два измерительных инструмента: нутромер – для измерения внутреннего диаметра цилиндра, и микрометр – для измерения диаметра поршней. Не станем распылять наше внимание на структуру материалов и технологию изготовления поршней. Перейдём к замеру зазора.
Как и цилиндры, поршни по своему наружному диаметру распределены на 5-ть классов: A, B, C, D, E. Замер диаметра поршня проводится в районе цилиндрической части юбки, на расстоянии от днища плоскости в 52,4 мм. Класс нашего поршня вы увидите на днище. Клеймо с соответствующей буквой.
Измерение диаметра цилиндра производится в четырёх поясах и в двух плоскостях, перпендикулярных друг другу (вдоль и поперек блока цилиндров). Если измерив, вы получаете зазор между поршнем и цилиндром выше 0,15 мм, то нужно приступать к подбору ремонтных поршней.
При условии, что зеркало цилиндра никоим образом не нарушено, подбираем поршни. Если же на зеркале цилиндра существуют механические повреждения, то вначале производится расточка или хонингование цилиндров. При этом не следует забывать, что расточка проводится до размера к ближайшему ремонтному размеру поршня.
После проведенного ремонта цилиндров, подбираем поршни соответствующего ремонтного размера. Для классических моделей двигателей отечественного производства, существует норма монтажного зазора между поршнем и цилиндром: 0,06 – 0,08мм (для 05 и 06 двигателей) и 0,05 – 0,07 (для 01 и 03двигателя).
Немаловажно, чтобы при подборе поршней вы обратили внимание и на их вес. Масса поршней одного двигателя не должна отклоняться на 2,5 грамма. Этот показатель важен для того, чтобы уменьшить вибрацию двигателя при разности масс возвратно-поступательного движения.
Ремонтные размеры поршней и цилиндров, а также нормы производителя к зазорам именно для вашего двигателя нужно уточнять в Руководстве по эксплуатации и ремонту именно вашей модели двигателя.
Удачи вам при измерении зазора между поршнем и цилиндром, и правильном подборе ремонтных деталей.