Поршень с шатуном

Поршни современных двигателей отливают из алюминиевых сплавов, так как их теплопроводимость в 3—4 раза выше, чем чугуна, что понижает температуру поршня и повышает наполнение цилиндров. Кроме того, поршни из алюминиевых сплавов легче чугунных.

В связи с более сильным нагревом и большим расширением днища и головки поршня его диаметр в верхней части должен быть меньше, чем в нижней.

При сборке двигателей поршни подбирают по гильзам цилиндров так, чтобы зазор между юбкой поршня и гильзой для разных двигателей составлял от 0,012 до 0,08 мм.

Поршни, изготовленные из алюминиевого сплава, обычно имеют прорези, которые предупреждают заедание поршня при нагреве и позволяют уменьшить зазор между гильзой и юбкой поршня.

При нагреве поршень расширяется сильнее в направлении оси поршневого пальца, где в бобышках сосредоточена наибольшая масса металла.

Чтобы поршень при нагреве получил цилиндрическую форму, его диаметр в плоскости, перпендикулярной оси пальца, делают больше, чем в осевом направлении (у ЗИЛ-131 на 0,52 мм).

Покрытие юбки поршня тонким слоем олова улучшает приработку поршней к гильзам цилиндров и предохраняет их от задирой.

Для уменьшения силы ударов поршня о стенки гильзы при переходе его через в. м. т. в процессе сгорания-расширения ось отверстия под поршневой палец смещают от оси поршня в наиболее нагруженную сторону (на рис. 4 влево) на 1,5 им (ЗМЗ-66).

Для облегчения поршня и свободного прохода противовесов коленчатого вала при нижних положениях поршней нерабочая часть юбки вырезается.

Поршни двигателей ЯМЗ отлиты из высококремнистого-алюминиевого сплава. Головка поршня имеет форму овала. Разность диаметров головки и юбки поршня составляет 0,43 мм.

Поршневые кольца отливают из серого чугуна или чугуна, легированного хромом и вольфрамом (ЯМЗ). Для повышения износостойкости поверхность верхнего компрессионного кольца подвергают пористому хромированию, остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова Зазоры между кольцами и канавками поршня по высоте не должны превышать 0,08 мм, зазор в стыке кольца — 0,2—0,5 мм; стык (замок) у колец чаще прямой. Для ускорения приработки компрессионных колец 1 и 2 (рис. 6) на их наружной и внутренней поверхностях выполняют фаски или канавки, способствующие скручиванию кольца в такте расширения.

Рис. 6. Поршневые кольца: а — ЗМЗ-66; б-ЗИЛ-131; в —ЯМЗ

В результате скручивания кольцоприжимается  к гильзе только одной кромкой, следовательно, быстрее прирабатывается.

У двигателей ЯМЗ для тех же целей на наружной поверхности  второго и третьего компрессионных колец 2 выполнены канавки глубиной 0,3 мм, поверхность которых покрыта слоем олова (0,05—0,10 мм).

Поршневой палец 13 (рис. 7) изготовляют полым из легированной цементованной или углеродистой стали, закаленной нагревом токами высокой частоты. Наиболее распространены плавающие пальцы, свободно поворачивающиеся в верхней головке шатуна и в бобышках поршня. От осевого смещения плавающий палец предохраняется пружинными кольцами 14, расположенными в выточках бобышек поршня. Шатуны изготовляют из легированной или углеродистой стали. В верхнюю головку шатуна запрессовывают втулку из специальной или оловянистойбронзы. Нижняя головка — разъемная, с тонкостепными стальными вкладышами 16, залитыми антифрикционным сплавом толщиной 0,3—0,4 мм.

Рис. 7. Детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя ЯМЗ-236: 1 — шестерня коленчатого вала; 2—шестерня распределительного вала; 3 — ведущая шестерня привода топливного насоса высокого давления; 4 — шестерня привода вентилятора: 5 — ведомая шестерня привода топливного насоса высокого давления; 6 — толкающая штанга; 7 — ось коромысла; 8 — коромысло; 9— толкатель; 10— втулка; 11 — ось толкателей; 12—распределительный вал; 13 — поршневой палец; 14 — стопорное кольцо; 15— шатун; 16 — вкладыши; 17 — крышка шатуна; 18 — противовесы; 19 — выносной противовес

Маслосъемные кольца 3 устанавливают ниже компрессионных; количество их одно-два. Маслосъемное кольцо двигателя ЗИЛ-131 состоит из двух стальных кольцевых дисков 4, осевого 5 и радиального 6 расширителей.

Вследствие быстрой прирабатываемости и эластичности стальные кольца хорошо прилегают к гильзе цилиндра.

Вкладыши шатунных подшипников V-образных двигателей ЗИЛ, ЗМЗ и ЯМЗ выполнены из сталеалюминиевой ленты, антифрикционный слой которой представляет собой алюминиевый сплав с 20% олова.

Шатун 15 двигателей ЯМЗ имеет масляный канал, в который запрессована втулка, дозирующая поступление масла для смазки поршневого пальца.

Плоскость разъема крышки 17 нижней головки шатуна расположена под углом 55° к оси стержня шатуна.

Такая конструкция позволяет монтировать шатун через цилиндр. Для надежной фиксации крышки на плоскости разъема сделаны треугольные шлицы.