V každém pístovém spalovacím motoru je část, která spojuje píst s horní hlavou ojnice - pístní čep.Vše o pístních čepech, jejich konstrukčních vlastnostech a způsobech instalace, stejně jako o správném výběru a výměně různých typů čepů je podrobně popsáno v článku.
Co je pístní čep
Pístní čep (PP) je součástí skupiny pístů spalovacího motoru;ocelový dutý válec, s jehož pomocí jsou kloubově spojeny píst a ojnice.
U pístových spalovacích motorů je přenos a přeměna sil vznikajících při spalování směsi paliva a vzduchu ve válci prováděna pístovou skupinou a klikovým mechanismem.Mezi hlavní části těchto systémů patří píst a ojnice s kloubovým kloubem, díky kterému je možné vychýlit osu ojnice od osy pístu, když je mezi horní a dolní úvratí (TDC a TDC).Kloubové spojení pístu a ojnice je realizováno pomocí jednoduchého dílu - pístního čepu.
Pístní čep řeší dva klíčové úkoly:
● Funguje jako závěs mezi pístem a ojnicí;
● Zajišťuje přenos sil a momentů z ojnice na píst při startování motoru a z pístu na ojnici při běžícím motoru.
To znamená, že PP nejen spojuje píst a ojnici do jednoho systému (který zahrnuje také klikový hřídel), ale také obecně zajišťuje koordinovaný provoz skupiny pístů a klikového mechanismu motoru.Proto jakékoli poruchy nebo opotřebení prstu nepříznivě ovlivňují provoz celé pohonné jednotky a vyžadují rychlou opravu.Před nákupem nových pístních čepů byste však měli porozumět jejich konstrukci a některým funkcím.
Typy, zařízení a vlastnosti pístních čepů
Všechny v současnosti používané pístní čepy mají v podstatě stejnou konstrukci: obecně se jedná o dutou ocelovou tyč s relativně tenkými stěnami instalovanými v pouzdrech pístu a horní hlavě ojnice.Na koncích čepu jsou odstraněny zkosení (vnější i vnitřní), které zajistí snadnou instalaci dílu do pístu nebo ojnice a také zabrání poškození jiných dílů při náhodném kontaktu s nimi.
Současně lze v prstech provádět různé pomocné prvky:
● Přivedení vnitřních stěn do kužele od středu k vnější straně, aby se prst odlehčil při zachování jeho pevnosti;
● Vnitřní prstencové pásy ve střední části prstu pro zpevnění;
● Boční příčné otvory pro tuhou fixaci čepu v nálitku pístu.
Pístní čepy jsou vyrobeny z měkkých konstrukčních uhlíkových (15, 20, 45 a dalších) a některých legovaných (obvykle chrom 20X, 40X, 45X, 20HNZA a dalších) ocelí.Vnější povrch a malý pás na konci dílů vyrobených z měkkých ocelí jsou nauhličovány a kaleny do hloubky 1,5 mm, dokud není dosaženo tvrdosti 55-62 HRC (zatímco vnitřní vrstva má tvrdost v rozmezí 22- 30 HRC).Díly vyrobené ze středně uhlíkových ocelí jsou obvykle kaleny vysokofrekvenčními proudy.Po tepelném zpracování je vnější povrch PP podroben broušení.Kalení dílu zajišťuje vysokou odolnost jeho vnějšího povrchu proti opotřebení, přičemž viskozita vnitřních vrstev stěny zachovává schopnost prstu odolávat rázovému zatížení a vibracím.Broušení povrchu eliminuje oblasti s nebezpečným namáháním, které může při provozu motoru vést k odírání, ztvrdnutí nebo dokonce zničení dílů.
Typická konstrukce pístu s ojnicí
Jak již bylo naznačeno, pístní čep je umístěn v pístu a horní hlavě ojnice, spojující tyto části do jednoho systému.V pístu pro tento díl jsou dva nástavce s příčnými otvory - nálitky.Existují dvě možnosti konstrukce závěsu mezi pístem a ojnicí:
● S „plovoucím“ prstem;
● Prstem zatlačeným do ojnice.
Druhé schéma je nejjednodušeji implementováno: v tomto případě je PP vtlačen do horní (jednodílné) hlavy ojnice, což zabraňuje jejímu axiálnímu posunutí, a v nálicích pístu je umístěn s určitou mezerou. , což umožňuje otáčet pístem vzhledem k PP během provozu pohonné jednotky ve všech režimech.Mezera také zajišťuje mazání třecích částí (i když díky malé mezeře prst a povrchy nálitků, které jsou s ním v kontaktu, vždy pracují v režimu nedostatečného mazání).Toto schéma bylo použito na domácích automobilech VAZ-2101, 2105, 2108, je široce používáno na moderních modelech zahraniční výroby.
Schéma "plovoucího" prstu je složitější, protože má několik pomocných částí.V tomto schématu je PP s malou mezerou instalován v obou částech - jak v nálitcích pístu, tak v horní hlavě ojnice, což zajišťuje jeho volné otáčení během provozu motoru.Aby se zabránilo axiálnímu posunutí prstu, jsou použity pružné pojistné kroužky umístěné napříč otvory v nálicích - slouží jako zarážky pro PP, zabraňující jeho vypadnutí.Kroužky mohou být vyrobeny z pružinového drátu kruhového průřezu nebo vyraženy z plechu.V druhém případě mají díly obdélníkový průřez a na obou koncích jsou otvory pro nástroj pro snadnou instalaci a odstranění kroužků.
V některých případech se používají zámkové houby nebo zátky, jsou vyrobeny z měkkého kovu, takže při kontaktu s ním nepoškodí zrcátko válce.Zátky se používají u dvoudobých motorů s určitým uspořádáním sacích a výfukových oken, zabraňujících nežádoucímu proudění plynu mezi nimi.Někdy se používá k upevnění dílu šroubem zašroubovaným do spodní části nálitku a do otvoru na konci PP.
Pevné a plovoucí pístní čepy
PP, bez ohledu na způsob jeho instalace, může mít posunutí vzhledem k ose pístu, dosahující jeden a půl nebo více milimetrů.Toto posunutí je zaměřeno na snížení dynamického zatížení, kterému jsou během TDC a TDC vystaveny píst, PP a hlava ojnice.Píst je při svém pohybu k TDC a TDC přitlačován k jedné stěně válce, což také vede k přitlačení PP proti jedné stěně otvorů uvnitř nálitků.V důsledku toho existují síly, které znesnadňují otáčení PP v protilehlých částech a při míjení TDC a TDC může dojít k náhlému otočení - to se děje úderem, který se projevuje charakteristickým klepáním.Tyto faktory jsou přesně eliminovány instalací PP do pístu s určitým posunutím osy.
Jak vybrat a vyměnit pístní čep
Během provozu motoru, zejména ve střídavých režimech, jsou prsty vystaveny značnému zatížení, opotřebovávají se, mohou se deformovat a vyžadují výměnu.Na nutnost výměny prstů poukazuje zhoršení komprese a pokles dynamické charakteristiky motoru, což se navíc projevuje charakteristickým klepáním.
Oprava pohonné jednotky se v tomto případě omezuje na výměnu prstů a někdy i spojovacích dílů - pouzder hlavy ojnice v systémech s „plovoucím“ PP, kroužky a dalšími.Výběr nových prstů a dalších dílů se provádí podle rozměrů opravy.Například pro většinu domácích motorů jsou nabízeny díly tří velikostí opravy, které se liší o 0,004 mm (například motory VAZ často používají čepy o průměru 21,970-21,974 mm (1. kategorie), 21,974-21,978 mm (2. kategorie) a 21,978-21,982 mm (3. kategorie)).To umožňuje výběr kolíků různých průměrů s přihlédnutím ke zvětšení průměrů otvorů v protilehlých dílech v důsledku opotřebení a následného vyvrtávání.Vyvrtávání se provádí vždy pro stejné opravné rozměry a pokud opotřebení dílů přesahuje stanovené rozsahy, je nutné je vyměnit.
Prsty se prodávají zpravidla v sadách (2, 4 nebo více kusů), někdy společně s pojistnými kroužky a dalšími díly.
Pístní čepy různých typů a způsoby jejich upevnění v pístu
Při opravě skupiny pístů s "plovoucími" čepy není třeba používat speciální zařízení - montáž dílů do nálitků a hlavy ojnice se provádí ručním úsilím.Pokud se prst mění s fixací v ojnici, musíte použít speciální zařízení pro lisování a lisování PP (v nejjednodušším případě to mohou být pouzdra a tyče, ale profesionálové používají složitější mechanizovaná zařízení podobná svěráku ).
V některých případech se instalace „plovoucího“ PP do nálitků také provádí v interferenci, proto se píst před instalací zahřeje ve vodě nebo jiné kapalině na 55-70 ° C.Hliníkový píst se totiž roztahuje rychleji než ocelový čep, takže u nezahřátého motoru se mezera mezi díly zvětšuje a objevuje se klepání.Při instalaci PP do rušení se mezera objeví pouze tehdy, když se motor zahřeje, což zabraňuje nárazu dílů a v důsledku toho klepání.
Je třeba poznamenat, že práce na výměně pístních čepů vyžadují významnou demontáž motoru, takže je lepší je provádět s patřičnými zkušenostmi nebo důvěřovat profesionálům.Pouze při správném výběru prstů a správné opravě bude skupina pístů fungovat spolehlivě a efektivně a zajistí vysoký výkon pohonné jednotky.
Čas odeslání: 11. července 2023