V každom piestovom spaľovacom motore je časť, ktorá spája piest s hornou hlavou ojnice - piestny čap.Všetko o piestnych čapoch, ich konštrukčných vlastnostiach a spôsoboch inštalácie, ako aj o správnom výbere a výmene rôznych typov čapov je podrobne popísané v článku.
Čo je piestny čap
Piestny čap (PP) je súčasťou skupiny piestov spaľovacieho motora;oceľový dutý valec, pomocou ktorého sa kĺbovo spája piest a ojnica.
Pri piestových spaľovacích motoroch sa prenos a premena síl vznikajúcich pri spaľovaní zmesi paliva a vzduchu vo valci uskutočňuje pomocou skupiny piestov a kľukového mechanizmu.Medzi hlavné časti týchto systémov patrí piest a ojnica s kĺbovým kĺbom, vďaka čomu je možné odchýliť os ojnice od osi piestu, keď sa nachádza medzi hornou a dolnou úvraťou (TDC a TDC).Kĺbové spojenie piestu a ojnice je realizované pomocou jednoduchého dielu - piestneho čapu.
Piestny čap rieši dve kľúčové úlohy:
● Funguje ako záves medzi piestom a ojnicou;
● Zabezpečuje prenos síl a krútiacich momentov z ojnice na piest pri štartovaní motora a z piestu na ojnicu pri bežiacom motore.
To znamená, že PP nielen spája piest a ojnicu do jedného systému (ktorý zahŕňa aj kľukový hriadeľ), ale vo všeobecnosti zabezpečuje aj koordinovanú činnosť skupiny piestov a kľukového mechanizmu motora.Preto akékoľvek poruchy alebo opotrebovanie prsta nepriaznivo ovplyvňujú činnosť celej pohonnej jednotky, čo si vyžaduje rýchlu opravu.Pred nákupom nových piestnych čapov by ste však mali pochopiť ich dizajn a niektoré funkcie.
Typy, zariadenie a vlastnosti piestnych čapov
Všetky v súčasnosti používané piestne čapy majú v podstate rovnakú konštrukciu: vo všeobecnosti ide o dutú oceľovú tyč s relatívne tenkými stenami inštalovanými v nálitkoch piestov a hornej hlave ojnice.Na koncoch čapu sú odstránené skosenia (vonkajšie a vnútorné), ktoré zaisťujú jednoduchú inštaláciu dielu do piestu alebo ojnice a tiež zabraňujú poškodeniu iných dielov pri náhodnom kontakte s nimi.
Súčasne je možné v prstoch vykonávať rôzne pomocné prvky:
● Zosúvanie vnútorných stien do kužeľa od stredu smerom von, aby sa prst odľahčil pri zachovaní jeho pevnosti;
● Vnútorné prstencové pásy v strednej časti prsta na vytvrdenie;
● Bočné priečne otvory pre pevnú fixáciu čapu v náboji piestu.
Piestne čapy sú vyrobené z mäkkých konštrukčných uhlíkových (15, 20, 45 a iných) a niektorých legovaných (zvyčajne chrómových 20X, 40X, 45X, 20HNZA a iných) ocelí.Vonkajší povrch a malý pás na konci dielov vyrobených z mäkkej ocele sú nauhličované a kalené do hĺbky 1,5 mm, kým sa nedosiahne tvrdosť 55-62 HRC (zatiaľ čo vnútorná vrstva má tvrdosť v rozsahu 22- 30 HRC).Časti vyrobené zo stredne uhlíkových ocelí sú zvyčajne kalené vysokofrekvenčnými prúdmi.Po tepelnom spracovaní sa vonkajší povrch PP podrobí brúseniu.Kalenie dielu zaisťuje vysokú odolnosť jeho vonkajšieho povrchu proti opotrebovaniu, pričom viskozita vnútorných vrstiev steny zachováva schopnosť prsta odolávať rázovému zaťaženiu a vibráciám.Povrchové brúsenie eliminuje miesta s nebezpečným namáhaním, ktoré môže pri prevádzke motora viesť k odieraniu, stvrdnutiu alebo dokonca zničeniu dielov.
Typická konštrukcia piesta s ojnicou
Ako už bolo naznačené, piestny čap je umiestnený v pieste a hornej hlave ojnice a spája tieto časti do jedného systému.V pieste pre túto časť sú dva nástavce s priečnymi otvormi - nálitky.Existujú dve konštrukčné možnosti pre záves medzi piestom a ojnicou:
● S „plávajúcim“ prstom;
● Prstom zatlačeným do ojnice.
Druhá schéma je najjednoduchšie implementovaná: v tomto prípade je PP vtlačený do hornej (jednodielnej) hlavy ojnice, čo bráni jej axiálnemu posunu, a vo výčnelkoch piestu je umiestnený s určitou medzerou. , čo umožňuje otáčať piestom vzhľadom na PP počas prevádzky pohonnej jednotky vo všetkých režimoch.Medzera tiež zabezpečuje mazanie trecích častí (hoci kvôli malej medzere prst a povrchy výstupkov, ktoré sú s ním v kontakte, vždy pracujú v režime nedostatočného mazania).Táto schéma bola použitá na domácich automobiloch VAZ-2101, 2105, 2108, je široko používaná na moderných modeloch zahraničnej výroby.
Schéma "plávajúceho" prsta je zložitejšia, pretože má niekoľko pomocných častí.V tejto schéme je PP s malou medzerou inštalovaný v oboch častiach - ako v nálitkoch piestu, tak aj v hornej hlave ojnice, čo zabezpečuje jeho voľné otáčanie počas prevádzky motora.Aby sa zabránilo axiálnemu posunutiu prsta, používajú sa pružné prídržné krúžky, ktoré sú umiestnené cez otvory v nálitkoch - slúžia ako zarážky pre PP, ktoré bránia jeho vypadnutiu.Krúžky môžu byť vyrobené z pružinového drôtu kruhového prierezu alebo vyrazené z plechu.V druhom prípade majú diely pravouhlý prierez a na oboch koncoch sú otvory pre nástroj na uľahčenie inštalácie a vyberania krúžkov.
V niektorých prípadoch sa používajú uzamykacie huby alebo zátky, sú vyrobené z mäkkého kovu, takže pri kontakte s ním nepoškodia zrkadlo valca.Zátky sa používajú v dvojtaktných motoroch s určitým usporiadaním sacích a výfukových okien, zabraňujúce nežiaducemu prúdeniu plynu medzi nimi.Niekedy sa používa na upevnenie dielu skrutkou zaskrutkovanou do spodnej časti návarku a do otvoru na konci PP.
Pevné a plávajúce piestne čapy
PP, bez ohľadu na spôsob jeho inštalácie, môže mať posun vzhľadom na os piestu, dosahujúci jeden a pol alebo viac milimetrov.Tento posun je zameraný na zníženie dynamického zaťaženia, ktorému sú vystavené piest, PP a hlava ojnice počas TDC a TDC.Piest pri svojom pohybe k TDC a TDC je pritlačený k jednej stene valca, čo tiež vedie k pritlačeniu PP proti jednej stene otvorov vo vnútri výstupkov.V dôsledku toho vznikajú sily, ktoré sťažujú otáčanie PP v protiľahlých častiach a pri prejazde TDC a TDC môže dôjsť k náhlemu otočeniu - to sa deje pri údere, ktorý sa prejavuje charakteristickým klepaním.Tieto faktory sú presne eliminované inštaláciou PP do piestu s určitým posunom osi.
Ako vybrať a vymeniť piestny čap
Počas prevádzky motora, najmä v striedavých režimoch, sú prsty vystavené značnému zaťaženiu, opotrebúvajú sa, môžu sa deformovať a vyžadujú výmenu.Na nutnosť výmeny prstov poukazuje zhoršenie kompresie a pokles dynamickej charakteristiky motora, čo sa navyše prejavuje charakteristickým klepaním.
Oprava pohonnej jednotky sa v tomto prípade obmedzuje na výmenu prstov a niekedy aj spojovacích častí - puzdier hlavy ojnice v systémoch s "plávajúcim" PP, krúžkami a inými.Výber nových prstov a iných častí sa vykonáva podľa rozmerov opravy.Napríklad pre väčšinu domácich motorov sú ponúkané diely troch veľkostí opravy, ktoré sa líšia o 0,004 mm (napríklad motory VAZ často používajú čapy s priemerom 21,970 - 21,974 mm (1. kategória), 21,974 - 21,978 mm (2. kategória) a 21,978-21,982 mm (3. kategória)).To umožňuje vybrať kolíky rôznych priemerov, berúc do úvahy zväčšenie priemerov otvorov v protiľahlých častiach v dôsledku opotrebovania a následného vyvŕtania.Vŕtanie sa vykonáva vždy pri rovnakých opravných rozmeroch a ak opotrebovanie dielov presiahne stanovené rozsahy, musia sa vymeniť.
Prsty sa spravidla predávajú v sadách (2, 4 alebo viac kusov), niekedy spolu s poistnými krúžkami a inými časťami.
Piestne čapy rôznych typov a spôsoby ich upevnenia v pieste
Pri oprave skupiny piestov s "plávajúcimi" čapmi nie je potrebné používať špeciálne vybavenie - montáž dielov do nálitkov a hlavy ojnice sa vykonáva ručne.Ak sa prst mení s fixáciou v ojnici, musíte použiť špeciálne zariadenie na lisovanie a lisovanie PP (v najjednoduchšom prípade to môžu byť puzdrá a tyče, ale profesionáli používajú zložitejšie mechanizované zariadenia podobné zveráku ).
V niektorých prípadoch sa inštalácia „plávajúceho“ PP do nálitkov tiež vykonáva v interferencii, preto sa piest pred inštaláciou zahreje vo vode alebo inej kvapaline na 55 - 70 ° C.Faktom je, že hliníkový piest sa rozťahuje rýchlejšie ako oceľový kolík, takže na nezahriatom motore sa medzera medzi časťami zväčšuje a objavuje sa klepanie.Pri inštalácii PP do rušenia sa medzera vyskytuje iba vtedy, keď sa motor zahreje, čo zabraňuje nárazu častí, a teda aj klepaniu.
Treba poznamenať, že práca na výmene piestnych čapov vyžaduje značnú demontáž motora, takže je lepšie ich vykonávať s príslušnými skúsenosťami alebo dôverou odborníkom.Iba so správnym výberom prstov a správnou opravou bude skupina piestov fungovať spoľahlivo a efektívne a zabezpečí vysoký výkon pohonnej jednotky.
Čas odoslania: 11. júla 2023