Ремонтные размеры поршней ваз 21083 таблица

Материалы и вес поршней

Сплав, из которого поршень сделан, не только определяет его прочность и характеристики износостойкость, но также и особенности теплового расширения. В поршнях, предлагаемых на вторичном рынке для тюнинга, обычно используются сплавы с высоким содержанием кремния. Большинство поршней раньше делались из доэвтектических алюминиевых сплавов.

которые содержали от 8.5 до 10.5 % кремния. Сегодня мы видим больше эвтектических сплавов, у которых содержание кремния составляет 11% и заэвтектические сплавы, у которых кремния от 12.5 до более чем 16%. Кремний улучшает прочностную стойкость материала при высокой температуре и уменьшает коэффициент его расширения, таким образом, тепловые зазоры между поршнем и стенками цилиндров могут быть меньше. У заэвтектических поршней коэффициент теплового расширения приблизительно на 15 % меньше чем у стандартных поршней. Следовательно, выбирая такой поршень, нужно скорректировать указанный производителем зазор. Заэвтектические сплавы также несколько легче (приблизительно на 2%), чем материалы, применяемые в стандартных моторах. Но отливки часто делаются более тонкими, потому что сплав прочнее, что приводит в итоге к сокращению общей массы поршня до 10%.

Заэвгектические сплавы труднее отливать. потому что кремний сложно сохранить равномерно рассеянным по объему алюминия пока металл охлаждается. Размер частиц должен также тщательно контролироваться, чтобы поршень не становился ломким или с крупными твердыми включениями, мешающими механической обработке. Некоторые поршни проходят специальную термообработку, улучшающую структуру зерна для повышения прочности и износостойкости.

Информация – износ поршневой

Трение при холодных и сухих пусках способствуют повышенному износу деталей мотора. Двигатели с автономными системами смазки, оборудованные распылителями, которые могут включаться прежде пуска мотора, могли бы победить эту проблему. Но большинство современных двигателей имеют систему с мазки с маслонасосами, начинающими работу только в момент проворота коленчатого вала. Так что, поршневое покрытие не роскошь, а необходимости, Нагрев только масла перед пуском, который довольно часто используется автолюбителями в нашей стране, не гарантирует отсутствия износа, так как не устраняет увеличенные холодные зазоры при холодном блоке. Эту проблему может устранить только автономный подогрев системы охлаждения. Подобные подогреватели поднимают температуру не заведенного двигателя до 80 °С. После такой термообработки эти показатели могут увеличиваться до 30%. Механическая обработка поршней из заэвтектическик сплавов из-за их твердости труднее, потому и стоимость их, как правило, несколько выше стандартных. Для конвейера подобный материал дороговат. Выбор веса поршней и материала, из которого они изготовлены, во многом (хотя и не полностью) обусловливается необходимой прочностью деталей для нагрузок в строящемся силовом агрегате. Ходимость — основной критерий, если, конечно, машину не планируется создавать заново перед каждой гонкой.

Вес применяемых поршней может быть уменьшен несколькими путями. Один из них — врезать в блок цилиндров масляные форсунки. Распыляемое ими масло охлаждает поршни, что позволяет сэкономить вес, используя конструкцию с более тонкими стенками днища. Другой способ — применение поршней с короткими юбками, предназначенных для высоко оборотистых моторов, также снизит вес, более легкие поршни облегчат раскрутку мотора, но при этом стоит быть крайне осторожным в выборе.

Модификации двигателей

Несколько слов о самых моторах этого авто. Изначально на «Ока» устанавливался агрегат с рабочим объемом всего 650 куб. см. Основой для его создания выступила установка от ВАЗ-2108 с 1,3-литровым агрегатом, но количество цилиндров было уменьшено до двух (в народе часто говорилось, что на «Оке» используется половина двигателя «Восьмерки»). Модель с эти мотором получила заводской индекс ВАЗ-1111.

Чуть позже начала выпускаться другая модификация – ВАЗ-1113, у которой объем повысили до 750 куб. см., а по сути, «переполовинили» 1,5-литровый агрегат той же «Восьмерки». Естественно, и менялись показатели по мощности мотора. У 650-кубового мотора этот показатель составлял 29,3 л. с., а на 0,75 литра – 33 л. с.

Модификация ВАЗ-1113 была самой массовой, поэтому в дальнейшем и будем ее рассматривать. Отметим также, что в последние годы выпуска «Ока» комплектовалась 1,0-литровым китайским мотором с 3-мя цилиндрами, но их было немного.

Поршень. Часть 2

Поскольку к поршням, как к изделию, предъявляются очень высокие требования, такие же высокие требования предъявляются к материалам, из которых изготавливаются поршни.

Можно кратко перечислить требования к этим материалам:

Для снижения инерционных нагрузок материал должен иметь как можно меньший удельный вес, но при этом быть достаточно прочным.
Иметь низкий коэффициент температурного расширения.
Не изменять своих физических свойств (прочности) под воздействием высоких температур.
Иметь высокую теплопроводность и теплоёмкость.
Иметь низкий коэффициент трения в паре с материалом, из которого изготовлены стенки цилиндров.
Иметь высокую сопротивляемость износу.
Не изменять своих физических свойств под воздействие нагрузок, вызывающих усталостное разрушение материала.
Быть не дорогим, общедоступным и легко поддаваться механической и другим видам обработки, например литью, в процессе производства.

К сожалению, материалов, в полной мере соответствующих этим противоречивым требованиям в природе просто не существует.

Поршни массовых автомобильных двигателей внутреннего сгорания изготавливались только из двух материалов – чугуна и алюминия, вернее силуминовых сплавов, состоящих из алюминия и кремния.

Чугун имеет много положительных качеств, от твёрдый, выдерживает высокие температуры, по сравнению с силуминовыми сплавами. Имеет высокую сопротивляемость износу и низкий коэффициент трения в паре чугун – чугун, из которого сделаны блоки цилиндров или вставные гильзы блока цилиндров. Коэффициент температурного расширения чугунного поршня значительно ниже подобного показателя алюминиевого поршня.

Но он также имеет и недостатки. Чугун имеет низкую теплопроводность, поэтому температура днища чугунного поршня выше температуры днища аналогичного алюминиевого поршня. Можно подумать это не страшно, поскольку чугун легко способен выдержать более высокие температуры. Но это только на первый взгляд, повышения удельной литровой мощности и эффективности работы двигателя конструкторы стараются поднять степень сжатия. А более горячий чугунный поршень не позволяет это сделать, поскольку в двигателях с внешним смесеобразованием (бензиновые двигатели) появляется детонационное зажигание. Но основным недостатком чугуна является его высокая плотность. Для повышения максимальной мощности и эффективности двигателя конструкторы стараются увеличить скорость вращения двигателя, но вес тяжелых чугунных поршней не позволяет это сделать. Поэтому все современные автомобильные двигатели, как бензиновые, так и дизельные, имеют алюминиевые поршни.

Алюминий значительно легче чугуна, но поскольку он мягче чугуна, приходится увеличивать толщину стенок поршня, по этой причине вес поршневой группы алюминиевого поршня легче подобной группы с чугунным поршнем всего на 30 – 40%. Алюминий обладает высоким температурным коэффициентом расширения, для устранения влияния которого приходится вплавлять в тело поршня стальные термостабилизирующие пластины и увеличивать зазоры между поршнем и другими элементами в холодном состоянии. Алюминий обладает низким коэффициентом трения в паре алюминий – чугун. Что удовлетворяет, по этому показателю, применение алюминиевых поршней в большинстве двигателей имеющих чугунный блок цилиндров или чугунные гильзы, вплавленные или вставленные в алюминиевый блок цилиндров. Но существуют современные прогрессивные двигатели (в основном немецкие – Фольксваген, Ауди и Мерседес) с алюминиевым блоком цилиндров, не имеющих вплавленных чугунных гильз. У этих двигателей поверхность алюминиевых отверстий цилиндров обрабатываются несколькими различными способами. В результате поверхность стенок цилиндров становится очень твёрдой и приобретает возможность сопротивления износу, даже выше чем у чугунных гильз. Но в паре алюминий – алюминий коэффициент трения очень высокий. В этом случае для уменьшения сил трения проводится железнение опорных поверхностей юбки поршня. В процессе железнения на опорную поверхность юбки поршня гальваническим способом наносится тонкий слой стали.

История развития поршня

За более чем 140-летнюю историю развития двигателей внутреннего сгорания основные функции и конструктивные основы поршней не изменились. Эта цилиндрическая деталь формирует нижнюю половину камеры сгорания и передает энергию, расширяющихся в цилиндре газов через поршневой палец и шатун к коленчатому валу. Для предотвращения прорыва газов в картер и масла в камеру сгорания, как и на поршнях самых первых моторов, установлены кольца. Условия же работы стали другими — возросли и нагрузки, и температуры.

В тоже самое время, двигатели работают чище, а ходимость их гораздо выше, чем раньше. Именно с этим в первую очередь связаны основные изменения конструкции, применении новых сплавов поршней и колец, широкое использование специальных покрытий. Поршни становятся короче и легче. Частично снижение веса было достигнуто уменьшением как общей высоты поршней, так и укорачиванием отдельных элементов.

Информация – кольца поршневой

На выбор колец также влияет и устройство системы смазки мотора. Система с «мокрым» картером требует от маслоудерживающих колец меньшей упругости, тогда как с «сухим» — большей. За последние 30 лет типичная высота юбок сократилась с 60-65 мм до 35-40 мм. Такое облегчение потребовало уменьшения до 0.025-0.125 мм зазора между и стенками цилиндра поршнем, дабы убавить его раскачивание во время движения.

В спортивных моторах, где юбка практически отсутствует вовсе, возможен и нулевой зазор или даже небольшой натяг, если поршни имеют специальные антифрикционные покрытия. Расстояние от центра поршневого пальца до вершины днища поршня, называемое компрессионной высотой, за те же последние три десятилетия сократилось с 38-44 мм до 30-33 мм.

Форма поверхности днища поршней также менялась. Плоскости уступили место вогнутым, более сложным конфигурациям, обеспечивающим циркуляцию топливовоздушной смеси и улучшающим отвод отработавших газов. Самое критическое место на поршне в области верхнего компрессионного кольца. Еще десятилетие назад, высота жарового пояса (расстояния между верхним компрессионным кольцом и кромкой днища) обычно составляла 7.5 — 8.0 мм. Сегодня оно уменьшилось до 3.0-3,5 мм в большинстве двигателей.

Информация поршень

Некоторые конструкции короны поршня разработаны с цепью снижения вредных веществ в выхлопных газах и лучшей топливной экономичности. Чтобы эти показатели после переборки оставались в заводских пределах поршни, заменяемые на стоковых моторах, должны был, с идентичной формой короны. Передвижение компрессионного кольца ближе к вершине поршня во многом вызвано борьбой за полноту сгорания смеси и, как следствие, за уменьшение вредных выбросов. Дело в том, что щелевое пространство между жаровым поясом и стенкой цилиндра создает мертвую зону для распространения пламени топливовоздушной смеси, и там остается не сожженное топливо. Само по себе это количество мало, но если умножить его на четверть частоты вращения коленвала и на количество цилиндров, то становится понятно, что углеводороды, спрятавшиеся в этом месте, заметно повышают уровень СН в выхлопе двигателя.

Информация — гоночные поршни

Дополнительная механообработка рельефа днища для размещения больших клапанов должна быть сведена к минимуму. Гоночные поршни выпускаются во всех формах и размерах, и изделия для большинства моторов, в том числе и доработанных, найти в каталогах фирм не так уж и трудно. Вследствие уменьшения жарового пояса компрессионное кольцо переместилось в зону высоких рабочих температур, которые делают металл более мягким, что увеличивает опасность деформирования кольцевой канавки, приваривания кольца к посадочному месту или поломки, как кольца, так и кольцевых перемычек. Это потребовало применения более стойких материалов, анодирования канавки кольца. Таким образом, конструкторский поиск усовершенствований поршней сосредоточен на геометрических нюансах, материалах, весе, зависящем напрямую от первых двух характеристик и применении специальных покрытий

Те же аспекты, но уже в готовом виде, принимают во внимание при выборе поршней, дорабатывая мотор

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

между ПК и канавкой;
в стыке.

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

Это интересно: Можно ли ездить на машине умершего человека

Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах

Цилиндро-поршневая группа — гильза, поршень и поршневые кольца, играет важнейшую роль в работе двигателя, являясь основным ресурсоопределяющим конструктивным модулем. В процессе работы детали цилиндро-поршневой группы подвергаются значительным циклическим, механическим и тепловым нагрузкам, которые повторяются тысячи раз в минуту.

Поршень 53-1004015 для двигателя ЗМЗ-402, общие сведения, маркировка.

Поршень 53-1004015 диаметром 92 мм применяется для четырех цилиндровых двигателей семейства ЗМЗ-402 рабочим объемом 2.5 литра и для восьми цилиндровых двигателей семейства ЗМЗ-511 рабочим объемом 4.25 литра. Маркировка размерных групп по диаметру поршня наносится на днище поршня.

Поршень изготовлен из специальных многокомпонентных алюмиево-кремнистых сплавов АК12ММгН легированных хромом, магнием, никелем, медью, цинком, оловом. Это обеспечивает его высокую жаропрочность, износостойкость в тяжелых условиях работы и низкий коэффициент линейного расширения.

Бочкообразный вертикальный профиль и овальный горизонтальный профиль поршня обеспечивает требуемые равномерные зазоры в паре гильза-поршень во время температурных расширений в процессе работы двигателя, что позволяет обеспечивать стабильные эксплуатационные характеристики двигателя в процессе всего срока эксплуатации.

Маркировка поршня 53-1004015.

Маркировка под поршневой палец.

Поршень 406.1004015 для двигателя ЗМЗ-406, общие сведения, размеры и маркировка.

Поршень 406.1004015 диаметром 92 мм применяется для четырех цилиндровых 16-ти клапанных двигателей семейства ЗМЗ-4062.10, ЗМЗ-4063.10 рабочим объемом 2.3 литра. Кроме стандартного размера в 92 мм изготавливаются поршни ремонтных размеров 92.5 мм и 93.0 мм. Поршень сделан из сплава АК12ММгН, обладающего высокой твердостью и стабильностью механических свойств при высоких температурах работы двигателя.

В конструкции поршня применена стальная терморегулирующая вставка, исключающая повышенный нагрев юбки поршня, что обеспечивает стабильность геометрических параметров даже в самых экстремальных условиях эксплуатации автомобиля.

Верхняя часть головки поршня имеет шесть кольцевых канавок треугольной формы глубиной 0.35 мм для создания лабиринтного уплотнения, это снижается прорыв газов, тем самым разгружаются поршневые кольца от газовых сил, что позволяет улучшить характеристики двигателя.

Юбка поршня имеет бочкообразный вертикальный профиль и овальный горизонтальный профиль, это обеспечивает оптимальный зазор пары цилиндр-поршень при повышенной температуре, снижает потери на трение.

Диаметром поршня (диаметром юбки) является его максимальный размер, измеренный под прямым углом к оси поршневого пальца на расстоянии 46 мм от плоскости днища поршня. В днище поршня имеются выточки под клапана. Расстояние от плоскости днища до оси отверстия под поршневой палец — 38+-0.07 мм.

Диаметр головки поршня 406.1004015 занижен до 91.45 мм у стандартного поршня, и до 91.95 мм, 92.45 мм у ремонтных размеров соответственно. Это связано с тем, что температура головки поршня всегда выше чем юбки, и головка расширяется сильнее, чем юбка.

Маркировка размерных групп наносится на днище поршня ударным способом. Поршни 406.1004015 стандартного и ремонтных размеров по диаметру юбки разбиваются на пять размерных групп с допусками, мм :

По диаметру отверстия под поршневой палец поршни 406.1004015 разбиваются на четыре размерные группы :

Поршень 409.1004015 для двигателя ЗМЗ-409, общие сведения, размеры.

Поршень 409.1004015 диаметром 95.5 мм применяется для четырех цилиндровых 16-ти клапанных двигателей семейства ЗМЗ-409.10, ЗМЗ-4092.10 рабочим объемом 2.7 литра. Кроме стандартного размера в 95.5 мм изготавливаются поршни ремонтных размеров 96.0 мм и 96.5 мм.

Диаметром поршня является его максимальный размер, измеренный под прямым углом к оси поршневого пальца на расстоянии 50.8 мм от плоскости днища поршня. В днище поршня имеется углубление в 4.1 мм и диаметром 76 мм, и четыре выточки под клапана. Расстояние от плоскости днища до оси отверстия под поршневой палец — 34+-0.05 мм.

Диаметр головки поршня занижен до 94.85 мм у стандартного поршня, до 95.35 мм и 95.85 мм у ремонтных размеров соответственно. Это сделано в связи с тем, что температура головки поршня всегда выше, чем юбки, и головка расширяется сильнее, чем юбка.

Поршень 405.1004015 для двигателя ЗМЗ-405, общие сведения.

Поршень 405.1004015 применяется для четырех цилиндровых двигателей семейства ЗМЗ-40522.10, ЗМЗ-40524.10, ЗМЗ-40525.10 рабочим объемом 2.5 литра. Он аналогичен поршню 409.1004015, но имеет меньшую глубину камеры сгорания в днище поршня.

Источник

Признаки и причины износа (поломки) поршневых колец

На автомобилях ВАЗ в процессе эксплуатации происходит износ двигателя, так же выходят из строя ПК. Кольца могут:

ломаться на две или несколько частей;
изнашиваться по толщине;
иметь общий износ.

Часто поломка деталей происходит вследствие перегрева ДВС, в этом случае в цилиндрах уменьшается компрессия, и мотор теряет мощность. Признаками неисправных ПК является:

сизый дым из трубы глушителя, особенно часто он проявляется после долгой работы на холостых оборотах при резком нажатии на педаль газа;
повышенный расход масла в двигателе;
падение мощности, мотор перестает тянуть;
закоксовывание свечей зажигания.

Если появляются признаки неисправности в поршневой группе, в первую очередь меняются поршневые кольца. Но замена ПК не всегда дает нужный эффект, часто после ремонта мотор продолжает дымить и расходовать масло. Причина здесь простая – имеется износ в самих цилиндрах. В блоке обычно гильзы изнашиваются неравномерно – они приобретают овальную форму, из-за выработки поршневые кольца не прилегают плотно к стенкам цилиндров и не обеспечивают герметичность.

Как подобрать поршневые кольца

Подбор поршневых колец означает, что размеры поршневых колец в обязательном порядке должны соответствовать как размерам поршней, так и размерам цилиндров. Добавим, что производить подбор поршневых колец по размеру немного легче сравнительно с подбором самих поршней. Так происходит благодаря тому, что ремонтные поршневые компрессионные и маслосъемные кольца для различных моделей двигателей в большей или меньшей степени сегодня являются взаимозаменяемыми. Это означает, что можно приобрести как оригинальные поршневые кольца, так и подобрать детали стороннего производителя.

Подбор колец по размерам

Подбирать кольца необходимо с учетом следующих базовых параметров:

высота поршневого кольца;
диаметр поршневого кольца;

Любой качественный аналог, который имеет необходимые размеры, зачастую становится без всяких проблем. Для полной уверенности необходимо также учитывать радиальную ширину поршневых колец, а точнее соответствие данной ширины канавкам поршня. Другими словами, глубина канавок в отдельных случаях может оказаться недостаточной.

Что касается компрессионных колец, такие кольца конструктивно схожи, зачастую имеют одинаковую или практически одинаковую радиальную ширину, так что проблем после установки правильно подобранных по размеру колец из этой группы обычно не возникает. Подбор маслосъемных колец, напротив, требует повышенного внимания как к самой конструкции кольца (коробчатые, наборные маслосъемные кольца), так и дополнительного уточнения их радиальной ширины по специальным каталогам изготовителя колец.

Хотелось бы добавить, что подбирать поршневые кольца для дизельных двигателей сложнее. Компрессионные кольца для дизелей имеют молибденовое покрытие, а также отличаются трапецеидальным профилем, который дополнительно может иметь разные углы. Маслосъемные кольца в дизелях обычно коробчатые, но и данный факт необходимо проверять по каталогам, так как встречаются случаи установки на дизельный двигатель наборных колец.

Обратите внимание, что ставить на дизель поршневые кольца от бензинового двигателя крайне не рекомендуется. Одновременно с этим в отдельных случаях допускается вариант установки поршневых колец с дизеля на бензиновый мотор

Какие поршневые кольца лучше

Помимо выбора из доступных номинальных и ремонтных размеров колец потребуется также отдельно подобрать материал изготовления. Вполне справедливо утверждение, что поршневые кольца для маломощного низкооборотистого двигателя, который был разработан 10-15 лет назад (даже при учете их полного соответствия по размерам), смогут нормально и долговременно функционировать в высокофорсированном силовом агрегате с турбонаддувом.

Дело в том, что материалы, нанесенное покрытие и допуски по геометрии колец вполне могут отличаться

На указанные факторы в процессе подбора следует обращать пристальное внимание, особенно в случае отсутствия точных данных в каталогах изготовителя. Также следует добавить, что кольца для новых двигателей обычно хорошо работают в старых ДВС, но не наоборот

Верхнее кольцо является наиболее сильно нагруженным в процессе работы ДВС. По этой причине такие кольца изготавливаются из легированного чугуна, который также получает плазменное напыление хрома или молибдена. Хром имеет пористую структуру, что позволяет эффективно удерживать нужное количество моторного масла. Покрытие хромом или молибденом позволяет повысить уровень износостойкости колец, а также обеспечивает низкий коэффициент трения во время контакта со стенками цилиндра.

Достаточно качественными принято считать чугунные поршневые кольца. Такие детали выполнены из высокопрочного чугуна, который обладает улучшенными свойствами и активно противостоит износу. Маслосъемные кольца бывают хромированными, а также без покрытия хромом. Также в продаже представлены стальные кольца, дополнительно оборудованные пружинным элементом.

Хромированные кольца обычно устанавливаются на моторы с высокой степенью сжатия, что предполагает более серьезные нагрузки на ДВС и ЦПГ. Гражданские автомобили иностранного производства зачастую имеют поршневые маслосъемные кольца из нержавеющей стали. Такие кольца отличаются большим сроком службы, низким весом и приемлемой стоимостью.