Ca un motor cu abur, mișcarea cu piston reciproc este transformată în mișcarea de rotație a arborelui motorului cu combustie internă. Această conversie este efectuată de un mecanism de manivelă. Se compune dintr-un piston, o bară de legătură (în cazuri separate există o tijă și o cruce), un arbore cotit și un volant.
În prezența tijei și crosshead (motoare de cruce) presiunea laterală care apare atunci când poziția înclinată a tijei de conectare nu este transmis la peretele piston și cilindru, așa cum este percepută de glisorul și paralele. Motoarele Crosshead includ toate motoarele cu acțiune dublă și motoarele de mare putere.
Cu toate acestea, majoritatea motoarelor cu combustie internă nu au o tijă, un cursor și paralele. Asemenea motoare se numesc beecrekcopic sau trunk. Motoarele cu trunchiuri sunt mai puțin complicate din cauza lipsei unei unități încrucișate și au o înălțime mai mică, care este de asemenea foarte valoroasă.
Când motorul portbagajului este în funcțiune, presiunea laterală care apare atunci când tija de legătură este înclinată este percepută de către piston și transmisă pe suprafața de lucru a cilindrului. În acest caz, pistonul este conectat pivotant direct la tija de legătură și servește ca un cursor.
Pistonul simte presiunea gazelor și îl transferă pe tija și arborele cotit. Pistoanele pot fi solide și compuse, cu răcire cu lichid și fără răcire. Cel mai adesea pistoanele cu un diametru de până la 400 mm sunt făcute întregi.
În Fig. 88 prezintă un singur piston de tip trunchi fără răcire. Are o formă de sticlă și constă dintr-o parte cilindrică inferioară 2, numită trunchi sau fustă. și partea superioară 4, numită capul pistonului. Lungimea pistonului tipului de trunchi este de obicei de 1,3 până la 1,6 ori diametrul cilindrului D și este determinată de presiunea specifică admisibilă pe pereții cilindrului; în plus, depinde de numărul de inele O-3 și de distanța dintre ele. Presiunea specifică nu trebuie să depășească 6-8 kg / cm2.
Numărul de inele de etanșare (comprimare) variază în intervalul 3-6. Aceste inele servesc pentru a împiedica pătrunderea gazului între piston și pereții cilindrului. Acestea sunt executate secțiuni pătrate, dreptunghiulare și trapezoidale cu diferite forme de încuietori (îmbinări). Pentru extinderea liberă a inelului cu încălzire, este prevăzut un spațiu liber în încuietoare, valoarea căreia în stare rece este de 0,006D pentru cele două inele superioare și 0,004D pentru celelalte inele superioare.
Experiența arată că cea mai bună compactare cu mai puține pierderi la frecare se obține cu un număr mai mare de inele înguste.
Inelele trebuie să fie adiacente la suprafața de lucru a cilindrului fără lumeni și, prin urmare, trebuie să fie suficient de elastice, dar nu prea dimensionale, astfel încât să nu crească pierderile de frecare și să nu crească uzura suprafeței de lucru a cilindrului. Cu toate acestea, presiunea inelelor de pe peretele cilindrului depinde nu numai de elasticitatea lor, ci mai ales de presiunea gazelor. Gazele, care penetrează prin spațiul dintre inel și suprafața de capăt a canelurii din piston, presează inelul pe peretele cilindrului. În mod natural, gazele exercită cea mai mare presiune asupra primului inel de sus; prin urmare, suprafața cilindrică a primului inel este supusă celei mai mari uzurări, care, de asemenea, poartă suprafața de lucru a cilindrului într-o măsură mai mare.
Inelele pistoanelor sunt realizate din fontă cenușie și aliată.
Condițiile tehnice pentru fabricarea inelelor cu piston ale motoarelor diesel sunt stabilite în GOST 7133-54. Pentru a crește rezistența la uzură a inelului și a suprafeței de lucru a cilindrului, cel puțin un inel superior trebuie să aibă o acoperire de crom poros. Cromarea inelelor este aplicarea unui crom poros prin metoda galvanică cu un strat de 0,1-0,2 mm.
Cromul poros are capacitatea de a răspândi ulei pe suprafața bucșei.
Se dizolvă uleiul și inelele (fig. 79, a). Când pistonul se deplasează în jos, inelul piston se fixează pe suprafața de capăt superioară a canelurii. Marginea inferioară a inelului scrutează uleiul din peretele bucșei, care apoi intră în golul format. Când pistonul se mișcă în sus, inelul se mișcă în canelură și este presat pe suprafața inferioară a capătului; la. Acest ulei este forțat în spațiul dintre suprafața superioară a canelurii și inelul.
La următorul atac al pistonului, fenomenul se repetă. Astfel, uleiul este pompat până la suprafața manșonului. Acest fenomen se numește acțiunea de pompare a inelelor. Este deosebit de vizibil în motoarele în patru timpi în prezența vidului în cilindru în timpul cursei de aspirație.
Distanța orizontală dintre inelul pistonului și canelura acestuia pentru inelul superior cu un diametru cilindric de 160 până la 300 mm trebuie să fie de 0,08-0,25 mm; pentru celelalte inele de 0,05-0,15 mm. Cu un diametru cilindric mai mare de 300 mm pentru inelul superior - 0,12-0,3 mm, pentru celelalte inele de 0,07-0,25 mm.
Cu o distanță mai mare între inelele pistonului și canelurile, acțiunea pompelor inelelor crește și uleiul este pompat în camera de combustie, ceea ce mărește consumul de ulei.
Pentru a reduce debitul de ulei în camera de combustie, se montează una sau două inele de îndepărtare a uleiului, răzuind uleiul din pereții cilindrului și drenând-l prin orificiile din pereții pistonului în carterul motorului. Schema de acțiune a inelului de îndepărtare a uleiului din cea mai simplă construcție este prezentată în Fig. 89, b.
Când pistonul se deplasează în sus, presiunea uleiului care colectează în spațiul inelar al teșiturii comprimă inelul și uleiul trece
prin decalajul format între bucșa și inelul în jos și când pistonul se deplasează în jos, uleiul care trece prin găurile perforate de-a lungul întregii circumferințe a pistonului este îndepărtat în interiorul pistonului și curge în carter.
Când se instalează inelele pistonului în canelurile pistonului, încuietorile inelelor sunt aranjate astfel încât să nu se apropie una de cealaltă față de inelele vecine, dar sunt deplasate cu aproximativ 120 °. În motoarele în doi timpi, încuietorile inelelor sunt deplasate din porturile de evacuare și de evacuare pentru a evita ruperea lor. În acest scop, ele sunt fixate cu știfturi (figura 90).
Materialul pentru fabricarea pistoanelor este în principal fontă cenușie (de obicei, gradele MF 24-44). Pentru motoarele de mare viteză, pistoanele sunt fabricate din aliaje de aluminiu pentru a reduce forțele de inerție, greutatea specifică fiind de aproximativ 2,5 ori mai mică decât greutatea specifică a fontei. Uneori, pentru astfel de motoare, pistoanele din fontă sunt realizate din construcții ușoare (cu pereți subțiri și nervuri de întărire).
Pentru a împiedica captarea pistonului datorită dilatării sale în timpul încălzirii, trebuie să existe un spațiu între piston și suprafața de lucru a cilindrului. Distanța dintre fusta pistonului din fontă și suprafața cilindrului este în medie de 0,001; între partea superioară a capului pistonului și suprafața cilindrului (0.004-0.008) D, unde D este diametrul cilindrului. O distanță mai mare în partea superioară a pistonului este combinată de prezența aici a solicitărilor termice considerabil mai mari. Aceste solicitări provoacă uneori apariția fisurilor în partea inferioară a pistonului. Prin urmare, pistoanele cu diametre mari sunt de obicei compozite; deseori capul lor este din oțel turnat. Capul pistonului este conectat la fustă prin știfturi. Un astfel de design oferă o serie de avantaje: a) posibilitatea de a folosi un cap de material de calitate crescută; b) posibilitatea înlocuirii capului, fără schimbarea întregului piston; c) obtinerea unui model mai fiabil si relativ lipsit de design de stres turnatorie; d) posibilitatea unei anumite ajustări a spațiului de compresie prin intermediul unei garnituri între cap și fustă.
Pistoanele cu motoare cu acțiune dublă constau din două capete cu inele de etanșare și o parte intermediară între ele.
Pentru a preveni stresul termic inacceptabil și apariția fisurilor, pistonul trebuie răcit. În motoarele cu capacitate mică (cu un diametru cilindric mic), pistoanele sunt răcite prin schimbul de căldură prin inele de piston și o fustă cu perete cilindric răcit cu apă; în plus, pentru a mări transferul de căldură, crește suprafața de disipare a căldurii de pe partea inferioară a pistonului datorită nervurilor îndreptate spre cavitatea interioară a pistonului.
La motoarele de putere mare (diametru mare Tsilina-lemn), este necesar să se recurgă la artificial răcirea Porsche l apă sau ulei, deoarece o creștere a diametrului cilindrului al suprafeței de transfer termic creste într-un pătrat, iar volumul cilindrului, care determină cantitatea de combustibil folosit, în creștere în cub. Absența răcirii lichide în acest caz poate duce la supraîncălzirea pistonului. Lichidul este furnizat pistoanelor sau tuburilor swinging și articulațiilor articulate sau tuburilor telescopice.
Pentru racordarea articulată a pistonului tipului trunchiului cu tija de legătură, știftul 5 servește (Fig.88). Este fortificat în seifurile mareelor. disponibil pe ambele părți ale pistonului. Pentru a evita deteriorarea suprafeței de lucru a cilindrului, lungimea degetului este luată puțin mai mică decât diametrul pistonului, iar degetul este atașat la mișcarea longitudinală.
Cu toate acestea, în timp ce motorul este în funcțiune, degetul încălzit trebuie să poată să se extindă liber fără a cauza deformarea pistonului. În pistonul arătat în fig. 88, acest lucru este realizat prin utilizarea inelelor de primăvară 6. în același scop, fixarea prezentată în fig. 91. detenta 1 se potrivește în scaunul pe deget, împiedică deplasarea axială, dopul 2 include o canelură deget longitudinal 3 și îi permite să alungi liber atunci când este încălzit, fără a da rotate. Degetele care se pot roti liber în sefi se numesc plutitoare. Acestea sunt instalate de obicei în bucșe din bronz. Degetele plutitoare, datorită acestei libertăți, se uzează mai uniform.
Degetele pistoanelor sunt fabricate din oțel carbon sau aliat GOST 8052-56. Pentru o mai bună abraziune, suprafața lor de lucru este cimentată și întărită. Pentru a reduce greutatea, degetele sunt de obicei goale.
La motoarele cu capul transversal, tija pistonului este conectată direct la capul pistonului printr-o flanșă și știfturi.
Tija de conectare transmite forța gazelor de la piston către arborele cotit și, prin urmare, funcționează la îndoirea și comprimarea longitudinală. Materialul pentru conectarea tijelor este, de obicei, oțel carbon de gradul 45. Motoarele de mare viteză de mare putere utilizează manivele din oțel crom-nichel, de exemplu, clasa 40HN.
Tija de legătură constă dintr-un cap superior 3 (Figura 92), o tijă 5 și un cap inferior 8. Tija tijei de legătură este confecționată dintr-o secțiune rotundă sau de două T. Pentru a reduce greutatea tijei de legătură, un canal 6 este forat în lungul axei sale, care este folosit pentru alimentarea cu ulei de lubrifiere a știftului pistonului.
Capătul superior al tijei de legătură este de obicei pivotat împreună cu corpul tijei și foarte rar (pentru motoarele cu turație redusă) este detașabil. În Fig. 92 capul superior este realizat cu o bucșă presată 4 din bronz; este blocat de la întoarcerea printr-o ac de păr, trecând în gaura 2.
De asemenea, sunt utilizate bucșe din oțel cu bronz din plumb turnat. Pentru motoarele care lucrează cu o presiune termică mai scăzută, umplerea Babbitt este uneori utilizată. În motoarele cu putere mare, se folosesc garnituri separate. Pentru a elimina spațiul mărit pentru garnitura de decupare, există straturi, șuruburi de presiune și pene.
Capătul inferior al tijei de legătură este detașabil. În Fig. 92 dă designul capului inferior cu un cap detașabil. În acest caz, partea inferioară a tijei tijei conice se termină într-o flanșă 9 cu o suprafață inferioară de sprijin plană. Acest lucru simplifică îndoirea și prelucrarea tijei; În plus, prin intermediul oțelului (comprimării) 7, este posibil, prin schimbarea grosimii sale, să se regleze volumul spațiului de compresie și raportul de compresie al cilindrului de lucru.
Pentru centrarea pe capul detașabil este realizat un vârf 10 proeminent, care este montat strâns la cavitatea corespunzătoare a șatunului.
Garniturile 11 din îmbinarea celor două jumătăți ale capului inferior ajustează clema în lagărul - între suprafața de umplere antifricțiune (de obicei babbit) a capului inferior și a gâtului pârghiei. Scoaterea garniturilor (acestea sunt un set de plăci din alamă), puteți reduce decalajul, compensând dezvoltarea rulmentului.
În motoarele diesel de mare viteză și în toate motoarele carburatoare, capătul inferior al tijei de legătură este realizabil detașabil (dar nu detașabil). În acest caz, partea superioară a capului inferior este nitată împreună cu tija tijei de legătură.
Bolțurile tijei de conectare 12 sunt încărcate de forța de strângere și variabila suplimentară de forța cauzată de forțele de inerție ale masele în mișcare transversală. Strângerea șuruburilor este făcută cu piulițe speciale, cu o pivoară, care le protejează de deșurubarea auto-arbitrară. Pentru a elimina rotirea șurubului la fixarea piuliței, sunt utilizate șuruburile de blocare 1. Ele sunt incluse în canelura specială a șurubului. Siguranțele șuruburilor de legătură pot duce la deteriorarea semnificativă a motorului; prin urmare bolțul tijei de legătură este o parte foarte importantă.
Pentru fabricarea șuruburilor utilizate în principal din oțel 30HNZA, pentru fabricarea piulițelor bolțului - oțel 35 și 40X.
Anvelopele cu arbori cotiți au un cap superior în formă de furculiță, alcătuit din două lagăre separate, care acopere bolțurile trunchiului. Capul inferior nu diferă de capul tijei de legătură a motorului tronului.
Cilindri de motor diesel de mare viteză și motoare cu carburator sunt cel mai adesea ștampilați. Un dispozitiv special de proiectare este caracterizat prin tije de legătură ale motoarelor cu aranjament în formă de V înclinat în două rânduri a cilindrilor. În aceste motoare, tijele de legătură ale unui rând de cilindri sunt conectate la arborele cotit al motorului prin intermediul capului inferior, iar tijele de legătură ale celui de-al doilea rând sunt conectate pivotant la tijele de legătură ale primului rând (figura 93). Astfel, un gât de manivelă percepe aici lucrarea a două cilindri.
Arborele cotit suferă forțe puternice de îndoire și torsiune. Prin urmare, trebuie să reziste la deformările cauzate de aceste eforturi. Arborii sunt, în funcție de numărul de cilindri, una, două, trei, patru cranked, etc.
Fiecare genunchi sau vierme de sânge constă din două obraji 1 (Figura 94). manivela (sau pârghia) gâtului 2 și două gâturi 3, așezate în lagărele cadru. Uneori, molii au contragreutăți (nu sunt prezentate în desen).
Arborele cotit al motoarelor de putere mică și medie este de obicei o piesă. Pentru motoarele mari, arborii cotiți sunt integrați; în acest caz, cele două părți sunt conectate prin flanșe 4, fixate cu șuruburi sau știfturi. Flanșele de capăt 5. care formează o singură unitate cu arborele, servesc la conectarea motorului cu consumatorul de energie.
Arborii cotiți sunt un detaliu scump, care, datorită complexității fabricării lor, nu poate fi efectuată de motoarele care fabrică instalații. Axele sunt fabricate prin forjare sau ștanțare. Arborii multicirculați ai motoarelor puternice sunt fabricați cu șuruburi compozite; în acest caz, obrajii și gâturile sunt forjate și prelucrate separat și apoi conectate prin fixare prin presare la cald.
Arborii cotiți ai dieselilor trebuie să respecte norma GOST 704-52, care impune cerințe ridicate asupra calității materialului arborelui, precum și preciziei și purității prelucrării suprafeței de lucru a gurilor arborilor. Arborii sunt realizați din oțel de calitate superioară sau oțel aliat.
Pentru a facilita greutatea arborelui cotit, gatul său are în mod obișnuit găuri axiale, iar canalele rezultate sunt utilizate pentru lubrifierea sub apă. Mai întâi și tungsten din rulment prin deschiderile radiale gâtul arborelui (fig. 95, a) uleiul pătrunde în canalul central al arborelui, unde canalele obraz manivelă, care părăsesc gâtul manivelă manivelă lagărului.