Проверка, регулировка, устранение неисправностей ступичного подшипника

Как проверить ступичный подшипник

Для чего используется деталь?

Давайте рассмотрим, что представляет собой данная деталь, каковы особенности ее конструкции, как можно диагностировать ее неисправности и каким образом следует выполнять ремонтные работы. Эта деталь обеспечивает крепление колеса транспортного средства к следующим элементам:

• к ступице;
• к объединенному в общую конструкцию со ступицей поворотному кулаку.

Так как ступица является значимой составляющей ходовой части любого автотранспортного средства, обеспечивающей связь между осью и автомобильными колесами, а ступичные подшипники выполняют функцию соединяющего элемента ступицы и оси, сопротивление вращения колес машины при их использовании становится минимальным.

Причины поломки ступичного подшипника

Родные ступичные подшипники (которые устанавливаются на автомобиль с завода) способны пройти более чем 250 тыс. км,. при должной эксплуатации. Такой пробег подшипники могут выдержать благодаря прочным и надежным материалам, из которых сделаны. К более раннему выходу из строя ступичного подшипника приведут:

• Частое попадание в ямы на высокой скорости. При попадании в ямы, вся подвеска автомобиля испытывает колоссальные нагрузки, ступичный подшипник не исключение;
• Перегрев ступичного подшипника, например, из-за заклинившего суппорта или сильной затяжки. Если проигнорировать такую поломку как заклинивший тормозной суппорт, то ступица очень сильно нагреется и из нее вытечет смазка. Дальнейшая эксплуатация ступичного подшипника станет невозможной;
• Потеря смазочного материала. Очень частая причина поломки. В дешевых ступичных подшипники производитель обычно не кладёт достаточного количества смазки, такой подшипник прослужит не более 30 тыс. км. Если брать качественный ступичный подшипник, то со временем смазочный материал из него просто-напросто выгорает или теряет свои свойства;
• Неправильная затяжка ступичного подшипника. При установке ступичного подшипника надо обязательно знать, с каким моментом его затягивать. Это очень важно! не пренебрегайте этим пунктом ни в коем случае. Подшипник можно как перетянуть при установке, так и не дотянуть. При неправильной установке подшипника он может прослужить не более 1 тыс. км.
• Неправильная запрессовка ступичного подшипника. При установке нового подшипника обязательно проверьте, нет ли никаких перекосов. Если криво запрессовать подшипник, нагрузки будут распределяться неравномерно. Несложно понять, что такой подшипник прослужит недолго;
• Перегрузка автомобиля. Если вы любитель нагрузить свой автомобиль массивным грузом, знайте, первым кто берет на себя весь удар – ступичный подшипник. Будьте уверены, такая эксплуатация автомобиля однозначно приведет к замене ступичного подшипника;
• Установка колесных дисков с вылетом непредусмотренным заводом изготовителем или установка проставок. Диски с большим вылетом так же приведут к преждевременному выходу из строя ступичных подшипников. При установке таких дисков, нагрузка на ступичный подшипник в разы возрастает.

Замена ступичного подшипника.

Становиться понятно, что надо избегать больших ям на дороге, покупать только качественные запчасти, доверять автомобиль только проверенным мастерам и правильно эксплуатировать автомобиль. При соблюдении этих правил ступичный подшипник прослужит Вам достаточно долго.

Как выявить неисправность ступичных подшипников

Есть несколько способов того, как можно определить неисправности переднего или заднего ступичных подшипников. Причем все они не требуют особых навыков или специализированного инструмента.

В первую очередь обратите внимание на следующие признаки возможных неисправностей переднего или заднего подшипника:

• гул при езде, который зависит от скорости авто, а не от включенной передачи;
• легкий металлический стук при проезде неровностей;
• увеличившийся люфт руля, его дрожание при езде на высокой скорости по дороге с дефектами полотна (один из симптомов неисправности переднего ступичного подшипника).

Главный и наиболее явный признак неисправности ступичного подшипника — это гул. Его источник определяется довольно простым методом. На ровном, прямом и желательно пустом участке дороги разгонитесь до скорости, при которой появляется гул. После этого слегка «побросайте» руль влево-вправо. Если при повороте руля вправо гул усиливается — неисправен подшипник справа; и наоборот.

После этого вывешиваем ту сторону авто, на которой был выявлен неисправный подшипник. Вращаем переднее и заднее колеса вручную с покачиванием их в горизонтальной и вертикальной плоскости. Если на каком-то колесе ощущается легкая ступенчатость вращения, слышен характерный шелест перекатываемых шариков или роликов, есть повышенный люфт — ступичный подшипник барахлит именно на этой оси.

Также одним из признаков неисправности ступичного подшипника является сильный разогрев ступицы. Если есть подозрение на проблемы с подшипником ступицы — после поездки осторожно прикоснитесь рукой ко всем колесам. Та ступица, которая разогрелась заметно сильнее остальных, имеет проблемы с подшипником (или тормозной системой).

Таблица неисправностей ступичных подшипников

N п/пПризнаки неисправностиПричины неисправностиПередниеЗадние

Важно знать:Если не нашли источник нездорового шума – обратитесь к опытным водителям или к механикам СТО. Профессиональная диагностика окажется не лишней.

Ступичный подшипник: что проверяют на СТО

Самостоятельно можно доставить машину на СТО, проконсультироваться, как проверить опорный подшипник, и даже посмотреть, как зафиксируют ваш личный автомобиль на подъемнике и начнут диагностировать состояние осевых и ходовых элементов. На что будет обращать внимание автомеханик?

1. Он определяет для себя основной метод, как проверить ступичный подшипник, применяет его в процессе.
2. Поочередно прокручивает колеса, сначала медленно, потом стремительней. При этом прислушивается. Если возникают трения, щелчки, завывания, то автомеханик смотрит на место размещения подшипника, оценивает его внешние показатели.
3. Оценивание колес на люфт также проводится. Для этого автомеханик берется одной рукой за верх колеса, а другой — за низ, и начинает расшатывать колесо вперед и назад. Если покрышка поддастся, то подшипник изношен так, что требует немедленной замены. Но при этом следует оценить и ходовые части машины, которые могут работать уже не в штатном режиме.

Как проверить ступичный подшипник на ходу

Во время движения автомобиля, если появился посторонний шум в салоне, он становится раздражителем слуха для водителя. Найти источник шума порой сложно, потому что издавать звук могут многие узлы и детали машины. Попробуйте разогнать автомобиль. Некоторые шины на высокой скорости могут создавать гул, и тем самым дезинформировать водителя.

Узнать с какой стороны неисправность можно способом маневрирования:

1. Поверните влево, нагрузка на левую ось уменьшится, если звук исчез или ослаб – значит проблема с левой стороны.
2. Поверните вправо нагрузка на левую сторону увеличится, появится гул, значит предположение, что неисправность с левой стороны – верно.
3. Попробуйте изменять скорость и чередование поворотов влево и вправо.
4. Прислушайтесь, как будут изменяться частота и тон звука. Он может снижаться, повышаться, а иногда исчезать вовсе.

Разогните на ровной дороге автомобиль, сбросьте газ, двигайтесь по инерции. Пусть пассажир прислушается откуда идет гул. Проверьте свои предположения. Сделайте диагностику на вывешенных колесах автомобиля, используя домкрат.

Советы по обслуживанию и эксплуатации подшипников

1. Как смазать подшипник ступицы.

• Не допускайте попадания пыли в смазку и подшипники. Смазка наружных поверхностей предотвращает образование коррозии. Для наружной смазки проделайте такие операции:
• Сначала требуется чисто промыть керосином посадочное место обоймы, вытереть насухо, затем смазать тонким слоем смазки посадочную поверхность. Наденьте чистую резиновую перчатку, нанесите на ладонь смазку и втирайте в подшипник, затем вставьте деталь внутрь и дополнительно протрите поверхность ветошью, которая смочена смазкой.
• Использовать можно любую антикоррозионную смазку, на рынке продаются специализированные смазки для подшипниковых узлов. При нанесении соблюдайте количество смазки – не должно быть подтёков с узла.
• Смазка подшипника внутри возможна, если он открытого типа или имеет резиновые уплотнения. Добавите смазку внутрь, но тут так же необходимо соблюдать важное правило – не должно быть излишков смазки (неоднократно прокрутите обоймы, лишняя смазка выйдет, её следует убрать).

Рекомендуемая смазка представлена в таблице:

Марки смазкиПроизводителиЗагустительБазовое масло

1. Как продлить срок службы.

Затягивайте гайку оси с рекомендуемым моментом. Чрезмерный натяг вызовет избыточное трение, смазка нагреется, высохнет, трущиеся детали деформируются. Недостаточный момент крепления вызовет люфт больше допустимого, что приведет к преждевременному износу. Используйте для ремонта подшипников оригинальные запасные части (гайку, шплинт, стопорыне кольца и т.д).

Какой подшипник ступицы выбрать по производителю, и на что обращать внимание при покупке.

Оригинальный номер указан на корпусе, его рекомендует устанавливать производитель. Если нет возможности достать оригинал, есть бренды на замену. Главное, чтобы совпали размеры и технические характеристики. На упаковке смотрите надписи, штрих код, выбитый номер на корпусе, комплектацию.

Комплект ступичного подшипника — что в него входит.

Рем комплект включает расходные детали: ступичные гайки 1 или 2 шт., колесные болты – комплект, стопорное кольцо 2 шт. шплинт. Возможны сальники, наружные обоймы и даже смазка.

Что использовать пресс или съемник.

Для качественной работы используйте пресс, снимите узел в сборе, отвезите на СТО, за небольшую плату произведут замену деталей узла за 1-1,5 часа. Съемник применяют при замене самостоятельно, покупают или берут в аренду. Рука помощника пригодится для задержки ключа.

Важный момент:Не давите на внутреннюю обойму подшипника, так как это может привести к повреждению элементов подшипникового узла.

Подшипники с АБС.

Наличие импульсного кольца легко проверить металлическим предметом, приложенным к одной из сторон уплотнений. Намагниченную сторону ставят внутрь отверстия кулака к разъему считывающего датчика.

Подшипник ступичный: для чего предназначен и как проверить ступичные подшипники

Ступичный подшипник – элемент для крепления колеса к ступице или поворотному кулаку. Указанный подшипник напрямую интегрирован в саму ступицу, так как непосредственно отвечает за возможность свободного вращения колеса.

Другими словами, ступица, подшипник (подшипник колеса) и некоторые другие детали (например, шпильки) являются единой конструкцией, которую принято называть колесной ступицей в сборе.

При этом ступичный подшипник является важной составляющей. Далее мы рассмотрим, что такое подшипник ступицы, как он устроен, какие типы ступичных подшипников бывают и т.п.

Ступичные подшипники: какими бывают подшипники ступицы, особенности и эксплуатация

Начнем с того, что простейшие ступичные подшипники начали устанавливать еще в те времена, когда активно использовались кареты и телеги, а основной движущей силой был не двигатель внутреннего сгорания, а лошади.

Однако в дальнейшем различные виды транспорта начали активно развиваться. Что касается автомобилей, двигатели становились все мощнее, средняя скорость авто стала увеличиваться.

• Прежде всего, в автомобиле колесо должно быть надежно закреплено, а также должна быть реализована возможность вращаться максимально легко, тихо и свободно, с минимумом потерь на трение. Также не допускаются люфты.

Сами ступичные подшипники должны быть надежными, так как подвержены серьезным нагрузкам (например, перепады температур, работа в условиях повышенной влажности и загрязненности, воздействие химических реагентов с дороги, ударные нагрузки, рывки и толчки приводов, нагрузки при торможении, во время прохождения поворотов и т.п.).

Итак, если в целом рассматривать ступицу колеса автомобиля, можно выделить два типа ступичных подшипников:

• шариковый радиально-упорный подшипник;
• роликовый конический подшипник;

Такие элементы активно используются на разных осях, как на передней, так и на задней (например, подшипник передней ступицы или задний ступичный подшипник). Если рассматривать типы подшипников более подробно, можно выделить целых 4 поколения ступичных подшипников.

Основным является деление на однорядные ступичные подшипники и подшипники HUB. При этом следует отметить, что простой однорядный подшипник уже достаточно давно был заменен на более современные версии подшипников Hub Unit Bearings или HUB.

• Подшипник ступицы колеса однорядный (ступичные однорядные подшипник), в свою очередь, делятся на шариковые, а также роликовые конические. На деле, такой тип имеет отличительную особенность в виде достаточно большого расстояния между точками приложения нагрузок.

• Подшипник HUB активно вытесняет однорядные типы и часто используется в ступицах грузовиков, внедорожников, легковых авто и т.д. При этом существует целых три типа таких подшипников (HUB-I, HUB-II и HUB-III).

Первый вариант является цельным узлом, который включает в себя двухрядный радиально-упорный шариковый или двухрядный роликовый конический подшипник. Конструктивно имеется 1 внешнее кольцо, 2 внутренних кольца, а также набор шариков или роликов, между которыми зазоры подобраны наиболее оптимально. Также реализована оптимизация угла контакта подшипника с учетом нагрузок и целевого назначения конкретного ТС.

Такой подшипник имеет уплотнители и внутри наполнен особой пластичной смазкой, которая рассчитана на весь срок службы элемента. Также это подшипник компактный, прост в установке (например, отсутствие прокладок-распорок для регулировки упрощает монтаж), на машинах с ABS элемент может иметь специальный датчик антиблокировочной системы.

Версия HUB-II отличается от первого типа наличием специального фланца на внешнем кольце подшипника. Указанный фланец получает шпильки или отверстия под болты, крепится к ступице или тормозному диску.

Такие подшипники используются вместе с вращающимся внешним кольцом и ставятся на ось автомобиля, которая не является ведущей (как на переднюю, так и на заднюю). Другими словами, на авто может стоять HUB-II подшипник ступицы передней или задней на не ведущих осях.

Как и в первом случае, датчик ABS интегрируется в ступицу. Если сравнивать HUB-II с предшественником, монтаж еще более упрощен, также удалось снизить вес и сделать решение компактнее HUB-I.

Ступицы с HUB-III отличаются от предыдущих версий тем, что 2 кольца подшипника (внешнее и внутреннее) получили фланцы. Чтобы в местах соединения не возникала активная коррозия, детали имеют особое гальваническое покрытие.

Нагрузка распределяется динамически и значительно уменьшена за счет наличия отдельного внутреннего кольца, которое использовано для отдельного ряда тел качения. Внутренне кольцо монтируется на полуось посредством шлицевого соединения, через него передается крутящий момент.

Еще внутреннее кольцо зафиксировано дополнительно в осевом направлении, а внешнее кольцо прикреплено к ступице. Внутренне кольцо, которое вращается, крепится к тормозным дискам. Размеры всего ступичного узла рассчитываются под авто конкретной марки и модели.

Главным преимуществом подшипников данного типа принято считать максимально сниженное значение радиального биения. В свою очередь, это в значительной степени снижает вибрации колеса, особенно в момент торможения.

Также шлицевое соединение позволяет достаточно просто устанавливать подшипник, а также снимать его в рамках замены. При этом соединение позволяет получить точную посадку.

С учетом всех преимуществ подшипники данного типа ставятся на многие современные авто. Например, передние подшипники ступицы HUB-III активно используются на переднеприводных машинах.

Причина очевидна — подшипники передней ступицы третьего поколения являются лучшим решением, выдерживают большие нагрузки, минимизируют вибрации, позволяют устанавливать датчики системы ABS и т.д.

Признаки неисправности и диагностика: как проверить подшипник ступицы передний или задний

Как правило, ступичные подшипники в среднем «ходят» около 100 тыс. км. Однако езда по плохим дорогам, высокие нагрузки и агрессивная эксплуатация ТС может привести к тому, что данные элементы требую замены уже к 50-60 тыс. км. пробега.

Также к быстрому выходу из строя детали приводит установка неоригинальных запчастей среднего и низкого качества, плохая смазка и нарушения уплотнений, ошибки при установке и сильный натяг во время посадки.

Основным признаком начинающихся проблем со ступичным подшипником является то, что во время движения можно услышать характерный низкочастотный гул. При этом неисправность подшипника ступицы колеса зачастую диагностировать на слух сложно. Если точнее, может казаться, что гудит передний ступичный подшипник, в то время как детальная проверка выявляет неполадки ступицы на задней оси.

В любом случае, игнорировать проблему нельзя, тем более, если шум усиливается. Важно понимать, что износ подшипника ступицы колеса со временем вместо гула сменится на хруст и треск, после чего подшипник разрушится и ступицу колеса заклинит.

В свою очередь, заклинивание приведет к поломке шаровой опоры, деформации рычага подвески, полуоси и т.п. Если ступичный подшипник заклинит на высокой скорости, это может стать причиной серьезных поломок авто и ДТП.

• Итак, если возникли подозрения, что имеются проблемы со ступицей, нужно знать, как проверить ступичный подшипник. Первичной проверкой, позволяющей определить состояние подшипников ступиц, является проезд поворотов.

Если просто, например, во время поворота налево кузов кренится вправо, нагрузка на правое колесо увеличивается, а левое разгружено. Получается, если на машине на скорости 15 км/ч резко повернуть влево, при этом гул исчезнет, тогда может быть неисправен левый ступичный подшипник. Если гул пропадет при повороте руля вправо, тогда проблемным можно считать подшипник в правом колесе.

• Следующим этапом проверки является диагностика вывешенных колес. На ведущей оси сначала машину поднимают на домкрате, затем можно сесть в авто, завести двигатель и раскрутить колеса до скорости около 70 км/ч, после включить нейтраль и на слух определить, какое колесо гудит. На оси, где стоят не ведущие колеса, их можно раскручивать от руки.

Обратите внимание, люфты могут возникать и по причине проблем с подвеской или рулевым управлением. Чтобы исключить этот фактор, пригласите помощника, который сильно нажмет на педаль тормоза. Пока педаль нажата, нужно раскачивать колесо в вертикальной плоскости.

Если люфт есть при нажатой едали тормоза, тогда неисправна подвеска. В случае, когда люфта нет, неисправен подшипник ступичный передний или задний. В любом случае, подшипник на переднюю ступицу или заднюю потребует замены.

Данную процедуру можно сделать как на станции техобслуживания, так и самостоятельно в условиях обычного гаража. Единственное, потребуется набор инструментов, а также определенные навыки по замене подобных деталей.

Важно не только снять подшипник и поставить новый, не допуская ошибок (выставить зазор, не повредить уплотнение и т.д.), но и правильно запрессовать деталь. Запрессовка в отверстие осуществляется через оправку, которая приставляется к наружному кольцу, а во время монтажа на ось через оправку усилие распределяется на внутреннее кольцо.

Что в итоге

Как видно, ступичный подшипник выполняет достаточно не сложную функцию, однако является не самым простым узлом в плане конструкции. Особенно это справедливо в том случае, если речь идет о подшипниках последних поколений (HUB-II и т.д.).

Несколько способов проверки подшипника ступицы

Ступичный подшипник относится к наиболее важному узлу любого транспортного средства, он обеспечивает свободное вращение колеса. Этот элемент конструкции постоянно подвергается большим нагрузкам, поэтому чаще изготавливается из качественных материалов. Однако при неправильной эксплуатации либо при очень большом пробеге такая деталь тоже может выйти из строя.

Автомеханики рекомендуют менять ступичный подшипник в узле сразу же как только заметили неисправность, в противном случае результат может быть печальным, представьте, что будет если подшипник заклинит на большой скорости. Рассмотрим несколько способов как проверить подшипник ступицы, чтобы уметь выявлять дефект на ранних стадиях.

1. Признаки возможного износа подшипника ступицы
2. Причины выхода из строя ступичного подшипника
3. Проверка ступичного подшипника
4. Проверка плоскости
5. Проверка на биение
6. Проверка на подъемнике
7. Проверка при помощи домкрата
8. Проверка при движении
9. Температура диска
10. Что если не менять дефектный ступичный подшипник
11. Вывод

Признаки возможного износа подшипника ступицы

Часто первыми признаками является гул со стороны колеса, однако это только первый сигнал. Поле ситуация развивается очень стремительно и за шумом может последовать треск. Дальше узел не выдерживает обороты и разлетается прямо на ходу, что приводит к полному клину и авто становится неуправляемым. Все это ведет к выходу из строя рычага подвески и деформации полуоси. В итоге за ремонт придется выложить хорошие деньги.

Поэтому важно при первых признаках уметь правильно определить неисправность, а по необходимости сразу устранить. Поводом для проверки ступичного подшипника будут следующие признаки:

• Слышно, как гудит или хрустит в оси колеса. Чаще возникает при достижении определенной скорости, примерно 60 – 70 км/ч. На повороте, особенно при больших скоростях, гул усиливается.
• Явным признаком является появление вибрации вместе с гулом. Она передаётся как через руль, так и на всю машину и вызвана биением подшипника.
• При длительных переездах возникает перегрев колесного диска. Иногда случаются перегревы тормозного суппорта.
• Подклинивание колеса. При езде по прямой дороге автомобиль как бы ведет в сторону. Это вызвано тем, что дефектный ступичный подшипник затормаживает вращение колеса. Симптомы схожи с неправильно отрегулированным развал/схождением.

Чтобы самостоятельно диагностировать такие неполадки на ходу нужно уметь слушать свой автомобиль. И приходит это с опытом вождения.

Для точного определения в какой ступице гудит подшипник, следует разобраться в причинах возникновения поломок и принципах работы ступицы.

Причины выхода из строя ступичного подшипника

На самом деле бывает несколько причин вызывающих стук или гул в районе ступицы. Так посторонние звуки возникают в случае нарушений работы:

• рулевой тяги;
• наконечника;
• шаровой опоры;
• при сильном износе сайлентблоков.

Однако наиболее частой причиной является как раз дефект ступичного подшипника. Поэтому нужно уметь правильно определять виновника неприятных шумов.

В ступице применяется подшипник закрытого типа, это связано с тем, что в процессе эксплуатации нельзя допускать попадания внутрь него абразивных материалов (пыль, грязь, песок и т.д.). Это делает конструкцию более надежной, но все же не вечной. В итоге можно выделить шесть наиболее распространенных причин вызывающих появление шумов в ступице.

1. Большой пробег. Вызвана естественными процессами происходящими при эксплуатации любого узла. Истирается корпус подшипника, канавки для шариков со временем расширяются, появляется люфт и механизм начинает стучать. Проявляется после пробега в 100 тысяч км и больше.
2. Нарушение герметичности. Корпус оснащен втулками изготовленными из резины или пластика, защищающие внутреннюю часть от попадания абразивных материалов и влаги, а также препятствует вытеканию наружу смазки, которая необходима для нормально его работы. При повреждениях смазка теряется, что приводит к очень быстрому износу.
3. Невнимательная езда. Если машина на больших скоростях постоянно попадает в выбоины на дороге, ямы, кочки и тому подобное, это в итоге разобьет не только ступицу, но и подвеску.
4. Неправильная установка. Случается довольно редко, если при ремонте ступичный подшипник запрессовывал неопытный слесарь или были нарушения в технологии, то возможно он стал криво. В таком положении узел проработает не более пары тысяч километров пробега.
5. Неправильная затяжка гайки фиксации ступицы. В техпаспорте автомобиля описан четкий алгоритм действий при затяжке и регулировке ступице. В случае превышения момента при езде узел будет постоянно перегреваться, что уменьшит срок его службы.
6. Частые заезды в лужи. Во время работы узел разогревается, это вполне естественный процесс. При попадании на него холодной воды, воздух внутреннего пространства резко сжимается и таким образом через микрозазоры затягивает воду в корпус подшипника. Влага вызывает коррозию деталей, что приводит к появлению хруста.

Помимо перечисленных причин, бывает еще целый ряд менее значимых, но тоже приводящих к быстрому износу и появлению посторонних шумов. А именно:

• Брак при изготовлении. Иногда встречается на недорогой продукции. Вызвано нарушениями в технологии производства.
• Неправильный вылет колеса. Увеличивает нагрузку на ступичный подшипник, что сокращает срок его службы.
• Частая перегрузка авто. Даже в случаях передвижения только по хорошим ровным дорогам часто подвергать машину большим нагрузкам не следует. Это также приводит к быстрому износу ступичного подшипника.
• Большой радиус шины. Чаще встречается на внедорожниках и грузовом транспорте. В случаях бокового ускорения подшипник передних ступиц будет испытывать дополнительную нагрузку.
• Неисправный амортизатор. При нарушениях в работе систем подвески на подшипник в ступице будет воздействовать дополнительная вертикальная нагрузка во время передвижения по плохим дорогам. Поэтому также важно поддерживать подвеску в исправном состоянии.
• Дефекты тормозной системы. Приводит к возникновению больших температур на барабане (диске) или в тормозной жидкости, которые будут передаваться на ступичный подшипник. Что тоже снижает ресурс его работы.
• Неправильно отрегулированный развал/схождение. При неправильном угле колес ступичный подшипники подвергаются дополнительной нагрузке во время езды.

Все эти факторы приводят к уменьшению срока эксплуатации ступичного подшипника и вызывают появление гудения и стука.

Для того чтобы ответить себе на вопрос в какой ступице неисправен подшипник необходимо знать, что могло вызвать скорый износ передней ступицы, а что задней.

Проверка ступичного подшипника

На сегодня наиболее доступны 4 способа проверки исправности ступицы доступные каждому автовладельцу. Они не требуют много времени и особых навыков.

Проверка плоскости

Относится к наиболее простому способу, проверить авто можно прямо в гараже либо возле дома. Для начала следует поставить машину на ровной асфальтированной или бетонированной поверхности. Затем взять рукой за верх проверяемого колеса и изо всех сил толкать его взад и вперед раскачивая. Если в процессе слышны щелчки или потрескивание, значит подшипник пора менять.

Если посторонних шумов не слышно, но уверенности в исправности ступичного подшипника еще нет, тогда авто со стороны проблемного колеса необходимо поднять на домкрат. После этого покрутить руками колесо, если потрескивание, скрип или другие шумы есть значит подшипник в ступице дефекиный и его следует заменить.

На поддомкраченом авто для большей уверенности в исправности или поломке узла, колесо можно расшатывать как в вертикальных, так и горизонтальных плоскостях. Для этого необходимо взять колесо руками за верхнюю и нижнюю часть и пошатать. Если люфт имеется, то он будет хорошо ощутим. В таком случае замена подшипника, без вариантов.

При выполнении таких работ соблюдайте осторожность, чтобы автомобиль не упал с домкрата.

Проверить таким методом можно ступицы переднего и заднего колеса.

Проверка на биение

Одним из дополнительных признаков дефектов в подшипнике ступицы будет толчок в педаль во время торможения. Может возникнуть из-за удара тормозного диска либо ступицы. Иногда при воздействии высоких температур тормозной диск тоже может деформироваться вместе со ступицей. При отклонениях от вертикали даже на 0.2 мм могут вызывать вибрацию и удары на скорости.

Максимальный допуск биения не превышает 0.1 мм, а иногда и того меньше – 0.05 – 0.07 мм. Механики на СТО проводят проверку биения манометром часового типа, его прислоняют к плоскости ступицы и он показывает значение биения. При отсутствии такого прибора можно воспользоваться отверткой.

Проверка ступицы на биение проводится в следующей последовательности:

1. снимается колесо с проверяемой стороны;
2. далее плоскую отвертку следует опереть на скобу суппорта и приложить к рабочей поверхности тормозного диска;
3. затем при помощи головки с воротком придать вращение колесу через ступичную гайку;
4. если биение присутствует его сразу видно по следам царапин оставленных отверткой на тормозном диске.

Диски всех колес проверяются на биение с обеих сторон. При обнаружении дефектов на поверхности диск в виде царапины от отвертки, его следует отсоединить, развернуть на 180° и закрепить на ступице монтажными болтами. После повторить процесс проверки.

Если царапина появилась на том же месте, где и при первом испытании, значит кривой тормозной диск. В случае появления царапины с противоположной стороны – кривая ступица.

Проверка на подъемнике

Таким методом лучше проверять переднеприводные авто. Однако применим на всех типах машин хоть с задним приводом, хоть полноприводных.

Для этого автомобиль загоняется на подъемник, заводится мотор и на передаче разгоняются колеса. Затем двигатель глушится, а после нужно внимательно слушать как работают ступичный подшипники в процессе остановки колес. При неисправности какого-либо подшипника с его стороны будет раздаваться отчетливый хруст, гул или пойдет вибрация.

Проверка при помощи домкрата

Проверить ступицу можно и на домкрате. Проводить такие лучше в закрытом помещении (гараже, ангаре и т.п.), так как здесь будет отчетливее слышно посторонние звуки из колеса. Машина поднимается по очереди, вывешивается каждое колесо. Если не уверены с какой именно стороны шумит, проверку начинать лучше с задних колес.

Порядок проведения работ:

1. поддомкратить сторону испытуемого колеса авто;
2. проверяя заднюю сторону, колеса раскручиваем руками (для переднеприводных машин), внимательно слушаем на наличие посторонних шумов;
3. проверяя передние колеса запускается двигатель, выжимается сцепление, включается 5-я передача, а после муфта плавно отпускается.

При поврежденном подшипнике будет отчетливо слышно хруст или стук не типичный для вращения колеса. Двигатель после разгона колес лучше заглушить, чтобы шум его работы не мешал процессу обнаружения.

Проверка при движении

Выявить возможный дефект подшипника ступицы можно и во время езды, по моему мнению это самый простой способ диагностики. Для этого необходимо заехать на ровный, желательно гладкий участок дороги. И покататься на нем с небольшой скоростью до 50 км/ч с вхождением в повороты.

Во время поворотов в движении большая часть нагрузки приходится на одну из сторон автомобиля, а соответственно и ступицу. Во время вхождения в поворот она издает дополнительные шумы, а после выравнивания транспорта шум пропадает. Таким способом можно определить какой из подшипников неисправен, левый или правый.

Если один из ступичных подшипников выходит из строя он начинает издавать посторонние шумы при езде по прямой дороге во время набора скорости. Чем выше скорость тем громче гул или треск. При обнаружении таких шумов сильно разгоняться не стоит, это небезопасно, тем более износ подшипника резко возрастает.

Температура диска

Во время работы ступичный подшипник греется, а при любых дефектах в нем увеличивается трение, что ведет к еще большему повышению температуры. Это довольно косвенный признак, однако опираться на него также можно. Большое количество тепловой энергии передастся на окружающие его металлические части, в том числе и тормозной диск.

Для проверки таким способом, после разгона, необходимо остановить машины без применения тормоза – простым накатом. Выйти и потрогать голой рукой тормозной диск. Теплый диск может говорить о вышедшем из строя ступичном подшипнике.

Что если не менять дефектный ступичный подшипник

Если в процессе езды при наборе скорости или во время вхождения в повороты появляется сторонний нетипичный шум следует немедленно проверить ступичный подшипники колеса. Продолжать использовать авто с неисправной ступицей не только сокращает срок службы ходовой части, но и чревато аварией. Халатное отношение может привести к:

• Дополнительной нагрузке посредством воздействия вибрации на ходовую часть автомобиля и на рулевое управление. Что ведет к уменьшению срока службы всех узлов.
• Уменьшению тяговых характеристик и общего КПД машины. Ведет к увеличению расхода горючесмазочных материалов.
• Возможному вскипанию тормозной жидкости. Что может вызвать частичный или полный выход из строя тормозной системы.
• При вхождении в поворот, колесо может «лечь». Чревато полной потерей управления, исход может быть плачевным.
• При сильном износе ступичного подшипника колесо может поймать «клин». Что тоже приведет к аварии.

Если после обнаружения неисправности ступичного подшипника, по каким-либо причинам нет возможности сразу заменить его, то при передвижении не стоит ехать со скоростью выше 50 км/ч, да и ездить больше 1000 км с гудящей ступицей вряд ли получится.

Вывод

Ступичный подшипник очень важная деталь авто, при выявлении неисправностей лучше сразу заменить его на новый. Тем более, что определить поврежденный не составит особого труда даже без опыта в этом.

Поршень двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Поршень – ключевая деталь КШМ цилиндрической формы, которая предназначена для трансформации топливной энергии в механическую работу автомобильного двигателя.

Поршень выполняет ряд важных функций:

• обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
• отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
• обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

1. Головка поршня ДВС
2. Поршневой палец
3. Кольцо стопорное
4. Бобышка
5. Шатун
6. Юбка
7. Стальная вставка
8. Компрессионное кольцо первое
9. Компрессионное кольцо второе
10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения. Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца – предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

• разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
• движением масла по змеевику в поршневой головке;
• подачей масла в область колец через кольцевой канал;
• масляным туманом

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Как работает поршень двигателя внутреннего сгорания?

В цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) происходит один из основных процессов, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания функционирует: выделение энергии в результате сжигания топливовоздушной смеси, которая впоследствии преобразуется в механическое действие – вращение коленвала. Основной рабочий компонент ЦПГ — поршень. Благодаря ему создаются необходимые для сгорания смеси условия. Поршень — первый компонент, участвующий в преобразовании получаемой энергии.

Поршень двигателя имеет цилиндрическую форму. Располагается он в гильзе цилиндра двигателя, это подвижный элемент – в процессе работы он совершает возвратно-поступательные движения и выполняет две функции.

1. При поступательном движении поршень уменьшает объем камеры сгорания, сжимая топливную смесь, что необходимо для процесса сгорания (в дизельных моторах воспламенение смеси и вовсе происходит от ее сильного сжатия).
2. После воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания резко возрастает давление. Стремясь увеличить объем, оно выталкивает поршень обратно, и он совершает возвратное движение, передающееся через шатун коленвалу.

Что такое поршень двигателя внутреннего сгорания автомобиля?

Устройство детали включает в себя три составляющие:

1. Днище.
2. Уплотняющая часть.
3. Юбка.

Указанные составляющие имеются как в цельнолитых поршнях (самый распространенный вариант), так и в составных деталях.

Днище

Днище — основная рабочая поверхность, поскольку она, стенки гильзы и головка блока формируют камеру сгорания, в которой и происходит сжигание топливной смеси.

Главный параметр днища — форма, которая зависит от типа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и его конструктивных особенностей.

В двухтактных двигателях применяются поршни, у которых днище сферической формы – выступ днища, это повышает эффективность наполнения камеры сгорания смесью и отвод отработанных газов.

В четырехтактных бензиновых моторах днище плоское или вогнутое. Дополнительно на поверхности проделываются технические углубления – выемки под клапанные тарелки (устраняют вероятность столкновения поршня с клапаном), углубления для улучшения смесеобразования.

В дизельных моторах углубления в днище наиболее габаритны и имеют разную форму. Такие выемки называются поршневой камерой сгорания и предназначены они для создания завихрений при подаче воздуха и топлива в цилиндр, чтобы обеспечить лучшее смешивание.

Уплотняющая часть предназначена для установки специальных колец (компрессионных и маслосъемных), задача которых — устранять зазор между поршнем и стенкой гильзы, препятствуя прорыву рабочих газов в подпоршневое пространство и смазки – в камеру сгорания (эти факторы снижают КПД мотора). Это обеспечивает отвод тепла от поршня к гильзе.

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть включает в себя проточки в цилиндрической поверхности поршня — канавки, расположенные за днищем, и перемычки между канавками. В двухтактных двигателях в проточки дополнительно помещены специальные вставки, в которые упираются замки колец. Эти вставки необходимы для исключения вероятности проворачивания колец и попадания их замков во впускные и выпускные окна, что может стать причиной их разрушения.

Перемычка от кромки днища и до первого кольца именуется жаровым поясом. Этот пояс воспринимает на себя наибольшее температурное воздействие, поэтому высота его подбирается, исходя из рабочих условий, создаваемых внутри камеры сгорания, и материала изготовления поршня.

Число канавок, проделанных на уплотняющей части, соответствует количеству поршневых колец (а их может использоваться 2 — 6). Наиболее же распространена конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным.

В канавке под маслосъемное кольцо проделываются отверстия для стека масла, которое снимается кольцом со стенки гильзы.

Вместе с днищем уплотнительная часть формирует головку поршня.

Вас также заинтересует:

Юбка выполняет роль направляющей для поршня, не давая ему изменить положение относительно цилиндра и обеспечивая только возвратно-поступательное движение детали. Благодаря этой составляющей осуществляется подвижное соединение поршня с шатуном.

Для соединения в юбке проделаны отверстия для установки поршневого пальца. Чтобы повысить прочность в месте контакта пальца, с внутренней стороны юбки изготовлены специальные массивные наплывы, именуемые бобышками.

Для фиксации пальца в поршне в установочных отверстиях под него предусмотрены проточки для стопорных колец.

Типы поршней

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Материалы изготовления

В качестве материала изготовления для цельнолитых поршней используются алюминиевые сплавы. Детали из таких сплавов характеризуются малым весом и хорошей теплопроводностью. Но при этом алюминий не является высокопрочным и жаростойким материалом, что ограничивает использование поршней из него.

Литые поршни изготавливаются и из чугуна. Этот материал прочный и устойчивый к высоким температурам. Недостатком их является значительная масса и слабая теплопроводность, что приводит к сильному нагреву поршней в процессе работы двигателя. Из-за этого их не используют на бензиновых моторах, поскольку высокая температура становится причиной возникновения калильного зажигания (топливовоздушная смесь воспламеняется от контакта с разогретыми поверхностями, а не от искры свечи зажигания).

Конструкция составных поршней позволяет комбинировать между собой указанные материалы. В таких элементах юбка изготавливается из алюминиевых сплавов, что обеспечивает хорошую теплопроводность, а головка – из жаропрочной стали или чугуна.

Но и у элементов составного типа есть недостатки, среди которых:

• возможность использования только в дизельных двигателях;
• больший вес по сравнению с литыми алюминиевыми;
• необходимость использования поршневых колец из жаростойких материалов;
• более высокая цена;

Из-за этих особенностей сфера использования составных поршней ограничена, их применяют только на крупноразмерных дизельных двигателях.

Видео: Принцип работы поршня двигателя. Устройство

Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

Поршень занимает центральное место в процессе преобразования химической энергии топлива в тепловую и механическую. Поговорим про поршни двигателя внутреннего сгорания, что это такое и основное назначение в работе.

ЧТО ТАКОЕ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

С тех пор мощность моторов выросла многократно, температура и давление в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошёл к пределу своей прочности. Поэтому в последние годы подобные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.
Помимо прочего, уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр, что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров и таким образом облегчить двигатель

Поршень выполняет ряд важных функций:

• обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
• отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
• обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

• высокую механическую прочность;
• хорошую теплопроводность;
• малую плотность;
• незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
• хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.
Поршни могут быть:

• литыми;
• коваными.

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

1. Головка поршня ДВС
2. Поршневой палец
3. Кольцо стопорное
4. Бобышка
5. Шатун
6. Юбка
7. Стальная вставка
8. Компрессионное кольцо первое
9. Компрессионное кольцо второе
10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения. Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

ТИПЫ ПОРШНЕЙ

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под поршневой палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Отвод излишков тепла от поршня

Наряду со значительными механическими нагрузками поршень также подвергается негативному воздействию экстремально высоких температур. Тепло от поршневой группы отводится:

• системой охлаждения от стенок цилиндра;
• внутренней полостью поршня, далее — поршневым пальцем и шатуном, а также маслом, циркулирующим в системе смазки;
• частично холодной топливовоздушной смесью, подаваемой в цилиндры.

С внутренней поверхности поршня его охлаждение осуществляется с помощью:

• разбрызгивания масла через специальную форсунку или отверстие в шатуне;
• масляного тумана в полости цилиндра;
• впрыскивания масла в зону колец, в специальный канал;
• циркуляции масла в головке поршня по трубчатому змеевику.

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца – предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

• разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
• движением масла по змеевику в поршневой головке;
• подачей масла в область колец через кольцевой канал;
• масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг

Как провести замену поршневых колец своими руками?

Самостоятельная замена тормозных колодок и тормозных дисков

Поршневой палец: описание,виды,применение,установка,фото,видео.

Поршень двигателя: конструкция, функции, причины износа и способы его предотвращения

Смотрите также

Поршень двигателя – один из основных составных элементов цилиндро-поршневой группы. Он воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, а затем передает его на шатун.

Экстремальные условия эксплуатации поршней – высокие давления, инерционные нагрузки и температуры – требуют использования для их изготовления материалов с особыми параметрами:

• Высокой механической прочностью
• Хорошей теплопроводностью
• Малой плотностью
• Незначительным коэффициентом линейного расширения
• Антифрикционными свойствами
• Коррозионной устойчивостью

Такими свойствами обладают специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся легкостью и термостойкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть литыми или коваными. Первые производятся путем литья под давлением, вторые – методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (около 15 %). Это значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения материала в диапазоне рабочих температур.

Устройство поршня

Стандартный поршень автомобильного двигателя состоит из трех основных частей: днища, поршневых колец и направляющей (юбки).

Рассмотрим каждый компонент подробнее.

Днище поршня

Форма днища зависит от типа двигателя, особенностей камеры сгорания и многих других факторов. Поршень может иметь плоское, вогнутое или выпуклое днище.

Детали с плоским днищем наиболее просты в производстве, используются как в бензиновых, так и дизельных двигателях вихрекамерного и предкамерного типа.

Поршни с вогнутым днищем свойственны для дизельных двигателей. Они обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако способствуют большему образованию отложений при сгорании топлива.

Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Днище поршня принимает на себя основную термонагрузку, в связи с чем имеет самую большую, по сравнению с другими деталями, толщину: 7-9 мм в обычных бензиновых двигателях, 11 мм – в турбомоторах, 10-16 мм – в дизельных двигателях.

Существуют также автомобили, в которых установлены поршни с толщиной днища меньше стандартной – например, в некоторых моделях Honda она составляет всего 5,5-6 мм.

Днища некоторых поршней в целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания подвергаются твердому анодированию: на верхний слой алюминия накладывается керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

К уплотняющей части поршня относятся поршневые кольца, установленные в специальных канавках. В большинстве современных двигателей используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Маслосъемные кольца, как следует из названия, предназначены для удаления излишков масла со стенок цилиндра и предотвращения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца.

Сквозь них масло поступает внутрь поршня, а затем отводится в поддон картера двигателя.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды колец оснащены пружинным расширителем.

Наибольшие нагрузки воспринимает первое (верхнее) компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше диаметра его направляющей части. Это связано с неодинаковым нагревом этих зон – в районе колец он больше. Минимальный диаметр жарового пояса позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках.

Качество колец имеет огромное значение для уплотнения поршня. В этом отношении чугунные маслосъемные кольца намного надежнее составных, так как при их установке возникает меньше ошибок.

Направляющая часть

Направляющая (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки, в которых находится отверстие под поршневой палец.

Нижняя кромка юбки предназначена для расточки и подгонки поршня. На ней имеется специальный буртик, с внутренней стороны которого в процессе механической обработки снимается часть металла.

В местах отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления, вследствие чего стенки этих зон не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые “холодильники”.

Стенки юбки предназначены для восприятия бокового давления. Естественно, что трение поршня о стенки цилиндра и нагрев обеих деталей при этом увеличивается.

Чтобы обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор. Его величина зависит от линейного расширения металла поршня и цилиндра при нормальной работе двигателя. При слишком маленьком зазоре возникает перегрев, грозящий образованием задиров на поверхностях и заклиниванием поршня в цилиндре. Большой зазор также не рекомендован, так как поршень при этом не выполняет своих уплотняющих свойств.

Многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки специальные антифрикционные покрытия. Это позволяет защитить их поверхности от преждевременного износа и облегчить приработку.

В последнее время большую популярность не только в промышленности, но и в частном использовании приобрело антифрикционное твердосмазочное покрытие . Оно предназначено не только для поршней, но и для других деталей двигателя: коренных подшипников коленчатого вала, втулок пальцев, распредвалов, дроссельной заслонки.

Данное покрытие эффективно снижает износ и трение, предотвращает скачкообразное движение сопряженных поверхностей, появление на них задиров и заклинивание поршня в цилиндре.

Средство устойчиво к длительному воздействию моторного масла, сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Полимеризация покрытия MODENGY Для деталей ДВС возможна как при комнатной температуре (за 12 часов), так и при нагреве до +200 °С (за 20 минут).

Удобная аэрозольная упаковка с тщательно настроенными параметрами распыления упрощает процесс нанесения состава.

Перед использованием покрытия производитель рекомендует провести предварительную подготовку деталей Специальным очистителем-активатором MODENGY. Это гарантирует отличную адгезию материала и его долговременную работу.

MODENGY Для деталей ДВС и Специальный очиститель-активатор MODENGY доступны в одном наборе. Поэтапное использование этих средств не требует особых навыков и дополнительного оборудования.

Причины износа поршней

При ежедневной эксплуатации транспортного средства двигатель работает стабильно лишь до определенного момента. Поршни, как и любые другие элементы двигателя, подвержены износу и возникновению неисправностей.

О некорректной работе поршневой группы свидетельствуют:

• Повышенный расход моторного масла и топлива
• Выделение из выхлопной трубы синего дыма
• Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
• Снижение мощности двигателя и т.д.
• Нагар на свечах зажигания

При демонтаже ЦПГ могут наблюдаться проблемы, требующие срочного решения и определения причин.

Так, задиры на днище поршня возникают вследствие его перегрева, к которому, в свою очередь, могли привести нарушения процесса сгорания топливно-воздушной смеси, деформация или засорение масляной форсунки, установка поршней неправильного размера и параметров, неисправности в системе охлаждения.

Следы от ударов на днище свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неправильной посадке клапана, отложениях масляного нагара, неподходящем уплотнении ГБЦ и др. проблемах.

К появлению трещин на днище приводят недостаточная компрессия в цилиндрах, плохое охлаждение поршня, неисправность впрыскивающей форсунки.

Поршневые кольца могут повреждаться вследствие неправильной установки поршней. В таких случаях кольца подвергаются вибрации и сильному износу в области канавок.

Радиальный износ поршней возникает вследствие избыточного количества топлива в камере сгорания: из-за сбоев в приготовлении смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давления сжатия, неправильного размера выступов поршней.

Осевой износ происходит в результате загрязнения поршней продуктами износа, образующимися во время приработки двигателя.

Повреждения юбки поршня могут возникать по многим причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, большим люфтом шатунного подшипника.

Задиры, расположенные под углом, образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом пуске двигателя.

Поверхности юбки подвергаются усиленному трению из-за переобогащения топливно-воздушной смеси, ее недостаточного сжатия, неисправности пускового устройства холодного двигателя, перебоев в зажигании и т.д.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация, вызванная недостаточным охлаждением, применением некачественной охлаждающей жидкости, неправильной или неточной посадкой гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Блестящие места в верхней части цилиндра – не что иное как масляный нагар. Он возникает вследствие неисправности некоторых деталей и проникновения масла вместе с газами во всасывающий тракт.

Возникновение вышеописанных проблем, особенно в комплексе, требует серьезного внимания и безотлагательных действий. Промедление в таких случаях грозит дорогостоящим ремонтом или полной заменой двигателя.

Присоединяйтесь

• О компании
• Пресс-центр
• Дилерская сеть
• Мы и общество

• Наши услуги
• Отраслевые решения
• Статьи

• Molykote
• MODENGY
• DOWSIL
• EFELE
• PermabondMerbenit

© 2004 – 2022 ООО “АТФ”. Все авторские права защищены. ООО “АТФ” является зарегистрированной торговой маркой.

Из каких металлов изготавливаются поршни двигателя?

В цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) происходит один из основных процессов, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания функционирует: выделение энергии в результате сжигания топливовоздушной смеси, которая впоследствии преобразуется в механическое действие – вращение коленвала. Основной рабочий компонент ЦПГ — поршень. Благодаря ему создаются необходимые для сгорания смеси условия. Поршень — первый компонент, участвующий в преобразовании получаемой энергии.

Поршень двигателя имеет цилиндрическую форму. Располагается он в гильзе цилиндра двигателя, это подвижный элемент – в процессе работы он совершает возвратно-поступательные движения и выполняет две функции.

1. При поступательном движении поршень уменьшает объем камеры сгорания, сжимая топливную смесь, что необходимо для процесса сгорания (в дизельных моторах воспламенение смеси и вовсе происходит от ее сильного сжатия).
2. После воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания резко возрастает давление. Стремясь увеличить объем, оно выталкивает поршень обратно, и он совершает возвратное движение, передающееся через шатун коленвалу.

Типы поршней

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Поршень двигателя состоит из трех основных частей:

1. Днищепоршня (воспринимает газовые силы и тепловую нагрузку);
2. Уплотняющая часть поршня (поршневые кольца, которые препятствуют прорыву газов в картер и передают большую часть тепла от поршня цилиндру двигателя);
3. Направляющая частьпоршня (юбка) — поддерживает положение поршня и передаёт боковую силу на стенку цилиндра.

В обиходе автомобилистов часто встречается такое название, как головка поршня. Головкой поршня называют днище поршня с его уплотняющей частью.

Днище поршня

Основная рабочая поверхность детали, которая вместе со стенками гильзы цилиндров и головкой блока формирует камеру сгорания, в которой и происходит сгорание горючей смеси. Днище поршня может иметь различную конструкцию в зависимости от типа и особенностей двигателя.

Виды поршней

В двухтактных двигателях применяются поршни со сферической формой днища, что приводит к повышению эффективности наполнения камеры сгорания горючей смесью и улучшает отвод отработанных газов.

В четырехтактных бензиновых двигателях днище имеет плоскую или вогнутую форму. Углубления – выемки служат для улучшения смесеобразования и уменьшают вероятность столкновения поршня с клапаном.

В дизельных моторах углубления в днище более габаритные и имеют различные формы. Такие выемки называют поршневой камерой сгорания. В процессе работы в поршневых камерах сгорания создаются завихрения, которые способствуют улучшению качества смешивания топлива с воздухом.

Уплотняющая часть поршня

Уплотняющая часть поршня предназначена для установки компрессионных и маслосъемных колец, которые предназначены для устранения зазора между поршнем и стенкой гильзы цилиндров.

Уплотняющая часть представляет собой проточки (канавки) в цилиндрической поверхности поршня. В двухтактных двигателях в проточки вставляются специальные вставки, в которые упираются замки колец, благодаря которым кольца не прокручиваются.

Число канавок, на уплотняющей части поршня, соответствует количеству поршневых колец. Чаще всего применяется конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным. В канавке под маслосъемное кольцо имеются специальные отверстия для стека масла, которое снимается маслосъемным кольцом со стенки гильзы цилиндра.

Материалы изготовления

В качестве материала изготовления для цельнолитых поршней используются алюминиевые сплавы. Детали из таких сплавов характеризуются малым весом и хорошей теплопроводностью. Но при этом алюминий не является высокопрочным и жаростойким материалом, что ограничивает использование поршней из него.

Литые поршни изготавливаются и из чугуна. Этот материал прочный и устойчивый к высоким температурам. Недостатком их является значительная масса и слабая теплопроводность, что приводит к сильному нагреву поршней в процессе работы двигателя. Из-за этого их не используют на бензиновых моторах, поскольку высокая температура становится причиной возникновения калильного зажигания (топливовоздушная смесь воспламеняется от контакта с разогретыми поверхностями, а не от искры свечи зажигания).

Конструкция составных поршней позволяет комбинировать между собой указанные материалы. В таких элементах юбка изготавливается из алюминиевых сплавов, что обеспечивает хорошую теплопроводность, а головка – из жаропрочной стали или чугуна.

Но и у элементов составного типа есть недостатки, среди которых:

• возможность использования только в дизельных двигателях;
• больший вес по сравнению с литыми алюминиевыми;
• необходимость использования поршневых колец из жаростойких материалов;
• более высокая цена;

Из-за этих особенностей сфера использования составных поршней ограничена, их применяют только на крупноразмерных дизельных двигателях.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

• высокую механическую прочность;
• хорошую теплопроводность;
• малую плотность;
• незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
• хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали. Поршни могут быть:

• литыми;
• коваными.

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Поршни дизельных двигателей

Чугунная вставка в канавку первого компрессионного кольца

Такая мера увеличения эффективности и надежности компрессионных колец применяется с 1931 года, чаще такая вставка располагалась только на первом компрессионном кольце, в некоторых случаях и второе.
Вставки изготавливаются из аустенитного чугуна (обладает высокой кислотостойкостью, щелочестойкостью и жаропрочностью)к тому же имеет подобный коэффициент теплового расширения, особо стойкие к изнашиванию. В этой оправке из чугуна находится первое компрессионное кольцо, работающее в самых суровых условиях, а это очень высокая температура и давление так распространенное в дизельных двигателях.

Канал охлаждения в поршне

Чтобы охладить область вокруг камеры сгорания наиболее эффективно, учитывая высокие температуры вытекающими из высокой выходной мощности применяют различные типы охлаждающих каналов.

Вариант с отрытым каналом в поршне через который впрыскивается масло из головки шатуна

Поршни со втулками в бобышках

Бобышки одни из высоко нагруженных областей поршня, в дизельных двигателях температура бобышек может подниматься до 240°C , при такой температуре алюминиевый сплав значительно теряет свою прочность. Для предотвращения обрыва бобышек или изменения их формы на овальную на высокой нагрузке устанавливают кремниево-латуниевые втулки, сплав: CuZn31Si1. Значительно увеличивающих прочность.

В поршнях FERROTHERM® рисунок вверху справа, днище поршня кольцевой пояс и часть бобышек сделанна из сплава стали несущая основную нагрузку, вторая отдельная часть это юбка из легкого алюминиевого сплава связанная с поршнем через бобышки. Охлаждающий канал головки поршня закрыт стальной пластиной. Такой тип поршня показывает отличные характеристики, низкое линейное расширение, низкий расход масла, повышенные нагрузки, из за высокой температуры днища поршня происходит лучшее сжигание топлива снижая токсичность выхлопа.

Оптимизированный поршень MONOTHERM®

Поршни MONOTHERMR

Поршень MONOTHERM® появился в результате развития THERM®. Эти поршни дизелей полносттью изготовлены из сплава стали с очень точно оптимизированным весом. Применяются в двигателях с очень маленькой высотой сжатия меньше 50% от диаметра цилиндра. Качество обработки на высшем уровне. Масса поршня близка к массе аналогичного поршня из алюминиевого сплава, рассчитанного на такую же нагрузку. Используются в дизельных двигателях с пиковым давлением в цилиндре до 20Мпа.

Оптимизированный MONOTHERM поршень

В оптимизированных поршнях MONOTHERM®, поршневая юбка связана с бобышками со всех сторон, верхний край юбки так же имеет связь с головкой поршня, что увеличивает его устойчивость к нагрузкам. Выдерживает давление в цилиндре до 25 МПа.

Поршни MonoXcompR

Чтобы противостоять еще большему давлению на поршень и выдерживать еще большую температуру в камере сгорания компания MAHLE разработала поршень MonoXcomp®; имеющий сложное строение и состоит из нескольких частей.

Головка поршня и его юбка изготавливается из различных металлов, что позволяет выбирать необходимые значения прочности и стойкости к температуре и окислительным реакциям подбираю необходимые материалы и возможность производить эти части кованными.

Такая компоновка поршня позволяет выдерживать давление больше чем 25 Мпа, тонкие стенки в области стержня так же образуют охлаждающий канал с циркулирующим маслом и эффективно отводят тепло от высоко нагруженных температурных зон, не распространяя высокую температуру на остальные части поршня.

Две части поршня позволяют выполнить большой канал для охлаждения, таким образом получается 2 контура охлаждения- в области стержня(в середине поршня) и в кольцевом поясе, эти каналы соединены между собой.

Соединительный элемент двух деталей поршня(стержень) в состоянии выдерживать инерционные нагрузки даже при 3000 об/мин, в другом случае, когда происходит такт рабочего хода, вся нагрузка передаётся через опорные элементы, не нагружая соединительные детали. Высота поршня может составлять менее 60% от его диаметра.

Поршень MonoXcomp® для грузовика

Поршни MonoWeld®

Детали стального поршня сварены трением и носят название MonoWeld® Структура более жесткая, чем поршень MONOTHERM®. По сравнению с MonoXcomp®, поршень MonoWeld® так же имеет обширные каналы охлаждения, но не имеет дополнительного канала в центре. Рассчитаны на нагрузку до 25 МПа.

Поршень MonoWeld® для грузовика

Поршни для двухтактных двигателей

Поршни двухтактных двигателей подвержены более высокой температуре потому что за два оборота коленчатого вала происходит два рабочих хода, в четырех тактных в этом же промежутке совершается всего один рабочий ход. К тому же поршень управляет фазами газообмена, клапанов там нет. Поршни делают из гиперэвтектического сплава AlSi.

Какой тип поршня используется в двигателе, конечно имеет большое значение, он рассчитан для определенных режимов и должен соответствовать некоторым критериям, проще говоря Сила поршня способность эффективно отводить тепло, выдерживать переменную нагрузку и многое другой.

Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

Поршень занимает центральное место в процессе преобразования химической энергии топлива в тепловую и механическую. Поговорим про поршни двигателя внутреннего сгорания, что это такое и основное назначение в работе.

ЧТО ТАКОЕ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

Основные функции поршня

Основной функцией поршня является приведение в движение коленвала при помощи толкания шатуна. Это действие возникает при воспламенении смеси топлива и воздуха. Плоская поверхность днища принимает на себя всю механическую нагрузку.

Что такое поршень двигателя? Основное назначение

Что такое поршень двигателя? Основное назначение

Что такое поршень двигателя?

Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления.

Насколько хорошо поршни двигателя справляется с возложенными обязанностями – зависят его эффективность и надежность. В силу множества функций и противоречивости свойств поршень превращается в одну из самых сложных и наукоемких деталей мотора. Такое положение подтверждается тем, что редкие автомобилестроительные компании проектируют и изготавливают их самостоятельно для своих моторов.

Многообразие форм и размеров поршней является одной из причин, почему много тайн и секретов распространяется вокруг этого причудливой формы куска металла.

Требования к поршням двигателя

Во-первых, поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Следовательно, он должен сопротивляться высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.

Во-вторых, представляя собой вместе с цилиндром и поршневыми кольцами линейный подшипник скольжения, он должен наилучшим образом отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и, как следствие, износ.

В-третьих, испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, он должен выдерживать механическое воздействие.

В-четвертых, совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

Основное назначение поршней в работе двигателя

Топливо, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя. Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Только часть своей энергии они передадут движущимся деталям мотора, все остальное в виде тепла нагреет двигатель, а то, что останется, вместе с отработанными газами улетит в трубу. Следовательно, если мы не будем охлаждать поршень, он через некоторое время расплавится. Это важный момент для понимания условий работы поршневой группы.

Еще раз повторим известный факт, что тепловой поток направлен от более нагретых тел к менее нагретым. Тогда мы сможем увидеть распределение температур по поршню во время его работы и определить важные конструктивные моменты, влияющие на его температуру, т. е. понять, за счет чего он охлаждается.

Наиболее нагретым является рабочее тело, или, другими словами, газы в камере сгорания. Совершенно понятно, что тепло будет передано окружающему воздуху – самому холодному. Воздух, омывая радиатор и корпус двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки. Остается найти мостик, по которому поршень отдает свое тепло в блок и антифриз. Есть для этого четыре пути.

Итак, первый путь, обеспечивающий наибольший поток, – это поршневые кольца. Причем первое кольцо играет главную роль, как расположенное ближе к днищу. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Кольца одновременно прижаты и к поршневым канавкам, и к стенке цилиндра. Они обеспечивают более 50% теплового потока.

Второй путь менее очевиден. Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея непосредственный доступ к наиболее нагретым местам мотора, масляный туман уносит с собой и отдает в поддон картера значительную часть тепла именно от самых горячих точек. В случае применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность днища поршня, доля масла в теплообмене может достигать 30 – 40%. Понятно, что, нагружая масло в большей степени функцией теплоносителя, мы должны позаботиться, чтобы его остудить. Иначе перегретое масло может потерять свои свойства. Также, чем выше температура масла, тем меньше тепла оно способно перенести через себя.

Третий путь – через массивные бобышки в палец, затем в шатун, а оттуда в масло. Он менее интересен, так как на пути есть существенные тепловые сопротивления в виде зазоров и стальных деталей, имеющих значительную протяженность и низкий коэффициент теплопроводности.

Четвертый путь. Часть тепла отбирает на свой нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое она отберет, зависит от режима работы и степени открытия дросселя. Надо заметить, что тепло, полученное при сгорании, также пропорционально заряду. Поэтому этот путь охлаждения носит импульсный характер, отличается скоротечностью и высокоэффективен благодаря тому, что тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.

В силу большей значимости следует уделить более пристальное внимание передаче тепла через поршневые кольца. Совершенно понятно, что если этот путь мы перекроем, то маловероятно, что двигатель выдержит сколько-нибудь длительные форсированные режимы. Температура вырастет, материал поршня «поплывет», и двигатель разрушится.

Тут хочу упомянуть такую характеристику, как компрессия. Давайте представим, что кольцо не прилегает по всей своей длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, препятствующий передаче тепла от поршня через кольцо в стенку цилиндра. Это то же самое, как если бы мы закрыли часть радиатора и лишили его возможности охлаждаться воздухом.

Более страшна картина, если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В тех местах, где газы имеют возможность протекать мимо кольца через канавку, участок поршня лишается принципиальной возможности охлаждаться и, даже более того, оказывается в «тепловом мешке». Как результат – прогар и выкрашивание части огневого пояса, прилегающей к месту утечки. Поэтому всегда уделяется много внимания геометрии цилиндра, кольца и износу канавки.

Сколько колец будет у нового поршня? С точки зрения механики, чем меньше колец, тем лучше. Чем они уже, тем меньше потери в поршневой группе. Однако при уменьшении их количества и высоты мы неизбежно ухудшаем условия охлаждения поршня, увеличивая тепловое сопротивление днище – кольцо – стенка цилиндра. Поэтому выбор конструкции – всегда компромисс.

Нужно одновременно, чтобы кольца были и узкие и широкие. И два для быстроходности и три для эффективного охлаждения поршня. Разрешение этой задачи – суть компетентность конструктора.

Поршень двигателя (назначение, устройство, принцип работы)

Рис. Поршень дизельного двигателя (а) грузового автомобиля и формы поршней разных двигателей (б): 1 — канавка нижнего маслосъемного кольца;
2 — проточка под стопорное кольцо поршневого пальца;
3 — внутренняя поверхность бобышки;
4 — отверстие для смазки поршневого пальца;
5 — канавка верхнего маслосъемного кольца;
6 — канавки компрессионных колец;
7 — головка поршня;
8 — камера сгорания в поршне;
9 — днище поршня;
10 — отверстия для отвода масла;
11 — юбка

Поршень имеет довольно сложную конструкцию, потому что он подвергается очень большим и непостоянным по величине нагрузкам.
Наружная поверхность направляющей части носит название юбки. Во время рабочего хода на поршень воздействует высокое давление расширяющихся при высокой температуре газов. С другой стороны, при работе двигателя, особенно на высоких оборотах, поршень подвергается большим знакопеременным инерционным нагрузкам. При нахождении поршня в ВМТ и НМТ его ускорение равно нулю, а затем поршень резко ускоряется и движется с большой скоростью, причем направление движения меняется сотни раз в секунду. Для уменьшения инерционных нагрузок необходимо максимально уменьшать массу поршня. В то же время он должен иметь высокую прочность, чтобы противостоять высокому давлению и нагреву при соприкосновении с горячими газами с последующим охлаждением при подаче в цилиндр холодного свежего заряда. В настоящее время поршни бензиновых и дизельных автомобильных двигателей изготавливают из алюминиевых сплавов. При производстве поршня в отливку в процессе изготовления часто закладывают стальные вставки, которые повышают его жесткость и препятствуют температурному расширению. Иногда стальную вставку располагают в канавке под верхнее компрессионное (наиболее нагруженное) поршневое кольцо.
При нагревании поршень расширяется. Для компенсации температурного расширения поршня при нагревании ему придают специальную форму. Юбка поршня в поперечной плоскости имеет форму овала, а не окружности. В продольной плоскости юбка поршня выглядит как усеченный конус. Части поршня с большой температурой или с большим объемом металла расширяются сильнее (например, часть юбки, где расположены бобышки), и при достижении рабочей температуры в двигателе поршень принимает форму цилиндра.
За время своего существования поршни претерпели значительные изменения конструкции. Если сравнить поршень двигателя современного автомобиля с его предшественником, можно заметить, что поршни стали значительно короче. Большая часть юбки обрезается с каждой стороны, и остаются только две небольшие секции для того, чтобы предотвратить перекос поршня в цилиндре. Благодаря совершенству конструкции силы, воздействующие на поршень, сбалансированы таким образом, чтобы свести к минимуму тенденцию к повороту. Расстояние от днища поршня до верхней канавки под поршневое кольцо уменьшают с целью снижения возможности образования нагара в этой части. За счет уменьшения размеров сечений в конструкции поршня удалось значительно снизить его массу. Для уменьшения потерь на трение и повышения долговечности деталей КШМ на боковую поверхность поршня наносят слой антифрикционного материала, содержащего дисульфид молибдена или графит.
Днище поршня может быть плоским, выпуклым, вогнутым, иметь канавки, для того чтобы при полном открытии клапанов они не касались поршня. У дизельного двигателя камера сгорания может быть выполнена в поршне.
Поршни двигателей с непосредственным впрыском топлива имеют особую форму, необходимую для обеспечения процесса сгорания топлива.
Поршневые кольца изготавливаются из специально модифицированного чугуна. В двигателях современных автомобилей используют несколько типов колец. Верхние компрессионные кольца служат для того, чтобы предотвратить прорыв газов в картер двигателя, а нижнее маслосъемное — контролирует количество масла на стенках цилиндра (стенки смазываются маслом, поступающим из картера в виде масляного тумана). Масло необходимо для предотвращения износа ЦПГ, но его излишки нежелательны. Поэтому следует подавать его больше, чем нужно, а излишки удалять с помощью маслосъемного кольца, работающего как скребок. Один из способов получения более компактных и легких поршней — выполнение колец более узкими и мелкими с компактным размещением их в верхней части головки поршня. При этом предъявляются повышенные требования к материалу, из которого они изготовлены, и к точности их изготовления.

avtoexperts.ru

Поршень двигателя служит для преобразования химической реакции топлива в механическую работу коленчатого вала. Он работает в условиях высокой температуры и давления, поэтому изготавливается из особо прочных материалов, способных длительное время выдерживать подобное агрессивное воздействие, не изменяя свои характеристики.

Как устроен поршень

Внешне поршень представляет собой цилиндр, состоящий из таких элементов, как:

• Стальная терморегулирующая вставка.

Днище

Эта часть поршня берет на себя основную тепловую нагрузку и поэтому имеет достаточно большую толщину. Чем толще днище, тем меньше его температурный нагрев, но большая масса самого поршня. Обычно толщина днища составляет порядка 7-9 мм, для моторов с наддувом 11 мм, дизеля 10-16 мм. Хотя, например, на моделях Honda толщина днища поршней составляет 5.5-6 мм.

На некоторых видах поршней днище и первую канавку под компрессионное кольцо, для износостойкости, покрывают слоем чугуна, а также применяется твердое анодирование- преобразование тонкого слоя алюминия в керамику (0.008-0.012 мм). Покрытие упрочняет днище поршня, уменьшая риск перегрева и прогорания.

Уплотнительный пояс

Часть поршня, где выполнены канавки под поршневые кольца.

Бобышки

Служат для установки поршневого пальца в поршень. На ряде поршней бобышки могут иметь ребра, получающиеся в результате их подреза к середине поршня, так называемые «холодильники», для равномерного распределения теплового потока. Поршня с «холодильниками» обладают повышенной прочностью и жесткостью, что актуально для высоко оборотистых моторов, особенно с наддувом.

Юбка

Направляющая часть поршня, служащая для выравнивания боковых усилий при перекладке поршня в верхней и нижней мертвой точке. В современных поршнях юбка имеет небольшое сужение к нижней части, как и уплотнительный пояс, такие поршня имеют форму бочки.

Терморегулирующая вставка

Расположена внутри юбки и при нагревании срабатывает как биметалл на разнице коэффициентов расширения стали и алюминия, препятствует большому расширению юбки поршня.

Материал поршней

Поршни всех современных серийных моторов авто выполнены из сплава алюминия. Ранее на моторах устанавливались чугунные поршня (серый и ковкий чугун), которые впоследствии были вытеснены поршнями, выполненными из сплава алюминия с кремнием, доля которого составляла порядка 12% -13%. Поршня отливались в специальной форме – кокиль.

Нахождение кремния в сплаве дало возможность снизить износ поршней, а также уменьшить линейное расширение, что позволило сократить тепловой зазор поршня в цилиндре.

По мере роста форсированности двигателей, заметно повысились требования к надежности поршней, и доля кремния в алюминиевом сплаве была повышена и поднялась до 18% и выше, особенно это стало важно для дизелей и моторах с наддувом. Такие поршня изготавливаются методом штамповки.

Для сокращения время притирки к цилиндру на тело поршня наносится лужение из легкоплавких металлов, таких как олово, свинец или оловянно свинцовый сплав (толщина 0.005- 0.002 мм).

В последнее время появились также поршня из жаропрочных сталей, на уровне разработки и частичного применения. Стальные поршня имеют меньшую массу, при прочности самой конструкции. Меньший вес достигается более тонкой толщиной юбки и меньшей высоты от днища до оси пальца.

Благодаря меньшей высоте поршня при обычной высоте блока, появляется возможность установить удлиненные шатуны, что снижает боковые нагрузки в паре трения поршень-шатун.
Однако такие поршни имеют ряд недостатков. Это более дорогая себестоимость обработки и повышенный износ зеркала цилиндров.

Принцип работы

При вспышке смеси в камере сгорания возникает высокая температура порядка 1800-2000 градусов, выделяемая при этом энергия создает большое давление на головку поршня, заставляя его двигаться вниз по телу цилиндра.

Поршень через шатун, возвратно-поступательным движением, передает усилие на шейку коленчатого вала, заставляя последний вращаться.

Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

Поршень занимает центральное место в процессе преобразования химической энергии топлива в тепловую и механическую. Поговорим про поршни двигателя внутреннего сгорания, что это такое и основное назначение в работе.

ЧТО ТАКОЕ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

С тех пор мощность моторов выросла многократно, температура и давление в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошёл к пределу своей прочности. Поэтому в последние годы подобные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.
Помимо прочего, уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр, что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров и таким образом облегчить двигатель

Поршень выполняет ряд важных функций:

• обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
• отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
• обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

• высокую механическую прочность;
• хорошую теплопроводность;
• малую плотность;
• незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
• хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.
Поршни могут быть:

• литыми;
• коваными.

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

1. Головка поршня ДВС
2. Поршневой палец
3. Кольцо стопорное
4. Бобышка
5. Шатун
6. Юбка
7. Стальная вставка
8. Компрессионное кольцо первое
9. Компрессионное кольцо второе
10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения. Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

ТИПЫ ПОРШНЕЙ

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под поршневой палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Отвод излишков тепла от поршня

Наряду со значительными механическими нагрузками поршень также подвергается негативному воздействию экстремально высоких температур. Тепло от поршневой группы отводится:

• системой охлаждения от стенок цилиндра;
• внутренней полостью поршня, далее — поршневым пальцем и шатуном, а также маслом, циркулирующим в системе смазки;
• частично холодной топливовоздушной смесью, подаваемой в цилиндры.

С внутренней поверхности поршня его охлаждение осуществляется с помощью:

• разбрызгивания масла через специальную форсунку или отверстие в шатуне;
• масляного тумана в полости цилиндра;
• впрыскивания масла в зону колец, в специальный канал;
• циркуляции масла в головке поршня по трубчатому змеевику.

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца – предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

• разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
• движением масла по змеевику в поршневой головке;
• подачей масла в область колец через кольцевой канал;
• масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг

Как провести замену поршневых колец своими руками?

Самостоятельная замена тормозных колодок и тормозных дисков

Поршневой палец: описание,виды,применение,установка,фото,видео.