Повышения несущей способности бобышек

Повышения несущей способности бобышек за счет снижения контактных давлений достигают следующими конструктивными и технологическими мероприятиями:

выравниванием удельных давлений по периметру опорных поверхностей для улучшения условий смазывания сопряжений на различных фазах рабочего цикла; для этого внутренние торцы бобышек делают со скосом, сочетающимся с верхней головкой шатуна трапециевидной формы;

профилированием наружной поверхности пальца таким образом, чтобы при нагружении она согласовывалась с линией его прогиба на участке контакта с бобышкой;

выполнением наружных кромок отверстий бобышек скругленными;

дробеструйной обработкой или раскаткой роликом отверстия под палец.

Для изготовления поршней автотракторных двигателей в основном используют алюминиевые сплавы, реже серый или ковкий чугун, а также композиционные материалы.

Алюминиевые сплавы имеют малую плотность, что обеспечивает небольшую массу поршня и, следовательно, низкие инерционные нагрузки на детали КШМ. Хорошая теплопроводность применяемых материалов позволяет уменьшать теплонапряженность деталей поршневой группы. Низкие значения коэффициента трения в паре с чугунными или стальными гильзами обеспечивают меньшие внутренние потери. Однако у данных материалов есть серьезные недостатки: невысокая усталостная прочность, уменьшающаяся при повышении температуры, большой коэффициент линейного расширения, недостаточная износостойкость, сравнительно высокая стоимость.

При изготовлении поршней используют два вида силуминов — алюминиевых сплавов с повышенным содержанием кремния: эвтектические (11...14%) и заэвтектические (17...25%). Увеличение содержания кремния в сплаве уменьшает коэффициент линейного расширения, повышает термо- и износостойкость, но ухудшает его литейные качества и увеличивает стоимость производства.

Для улучшения свойств силуминов в них вводят различные легирующие добавки: натрий, азот, фосфор повышают износостойкость сплава, а никель, хром, магний повышают жаропрочность и твердость конструкции. Добавка до 6 % меди повышает усталостную прочность и теплопроводность, улучшает литейные качества и снижает стоимость изготовления, но несколько снижается износостойкость поршня.

Заготовки поршней из алюминиевых сплавов получают путем отливки в кокиль или горячей штамповкой. После механической обработки поршни подвергают термической обработке для повышения твердости, прочности и износостойкости, а также для предупреждения коробления при эксплуатации.

Чугун в качестве материала для поршней по сравнению с алюминиевым сплавом обладает более высокими твердостью, износостойкостью и жаропрочностью, а также одинаковым коэффициентом линейного расширения с материалом гильзы. Последний

фактор позволяет существенно уменьшить и стабилизировать по режимам работы зазоры в сочленении юбка поршня—цилиндр. Основной недостаток чугуна — большая плотность. Она не позволяет использовать чугун для поршней высокооборотных автомобильных двигателей. Ее уменьшают включением в структуру чугуна шаровидного графита, что позволяет отливать элементы поршня существенно меньшей толщины.