Tłok silnika: cechy konstrukcyjne. Typy tłoków

Najbardziej znanymi i szeroko stosowanymi urządzeniami mechanicznymi na całym świecie są silniki spalinowe (zwane dalej ICE). Ich asortyment jest szeroki i różnią się między sobą wieloma cechami, na przykład liczbą cylindrów, których liczba może wynosić od 1 do 24, zużyte paliwo.

Pracować tłokowy silnik spalinowy

Silnik jednocylindrowy   można uznać za najbardziej prymitywny, niezrównoważony i o nierównomiernym skoku, mimo że jest to punkt wyjścia do stworzenia nowej generacji silników wielocylindrowych. Dziś są stosowane w modelowaniu samolotów, w produkcji narzędzi rolniczych, domowych i ogrodowych. Czterocylindrowe silniki i bardziej solidne urządzenia są masowo wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym.

Jak to działa i na czym polega?

Tłokowy silnik spalinowy   ma złożoną strukturę i składa się z:

• Obudowy, w tym blok cylindrów, głowica cylindrów;
• Mechanizm dystrybucji gazu;
• Mechanizm korbowy (zwany dalej KShM);
• Wiele układów pomocniczych.

KShM jest łącznikiem między energią uwalnianą podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej (dalej FA) w cylindrze i wałem korbowym, która zapewnia ruch samochodu. System dystrybucji gazu odpowiada za wymianę gazu podczas pracy urządzenia: dostęp tlenu atmosferycznego i zespołów paliwowych do silnika oraz terminowe usuwanie gazów powstających podczas spalania.

Najprostszy silnik tłokowy

Przedstawiono systemy pomocnicze:

• Wlot, dostarczający tlen do silnika;
• Paliwo reprezentowane przez układ wtrysku paliwa;
• Zapłon, zapewniający iskrę i zapłon zespołów paliwowych dla silników napędzanych benzyną (silniki Diesla różnią się samozapłonem mieszanki od wysokiej temperatury);
• Układ smarowania, który zmniejsza tarcie i zużycie części metalowych mających kontakt z olejem maszynowym;
• Układ chłodzenia, który zapobiega przegrzaniu części silnika, zapewniając cyrkulację specjalnych płynów, takich jak środki przeciw zamarzaniu;
• Układ wydechowy, który zapewnia usuwanie gazów do odpowiedniego mechanizmu, składający się z zaworów wydechowych;
• Układ sterowania, który monitoruje działanie silnika spalinowego na poziomie elektronicznym.

Uwzględniono główny element roboczy w opisanym węźle tłok silnika spalinowego, który sam jest częścią prefabrykowaną.

Urządzenie tłokowe ICE

Schemat działania krok po kroku

Działanie ICE opiera się na energii rozprężających się gazów. Są one wynikiem spalania zespołów paliwowych wewnątrz mechanizmu. Ten fizyczny proces zmusza tłok do ruchu w cylindrze. Paliwem w tym przypadku może być:

• Ciecze (benzyna, olej napędowy);
• Gazy
• Tlenek węgla w wyniku spalania paliw stałych.

Praca silnika to ciągły zamknięty cykl składający się z pewnej liczby cykli zegara. Najczęstszy silnik dwóch typów, różniących się liczbą środków:

1. Dwusuwowy, wytwarzający kompresję i suw;
2. Czterosuw - charakteryzują się czterema etapami o identycznym czasie trwania: wlot, ściskanie, skok i zwolnienie końcowe, co wskazuje na czterokrotną zmianę położenia głównego elementu roboczego.

Początek skoku zależy od położenia tłoka bezpośrednio w cylindrze:

• Górny martwy punkt (zwany dalej TDC);
• Dolna martwa strefa (dalej BDC).

Studiując czterocyklowy algorytm działania próbki, możesz dokładnie zrozumieć zasada działania silnika samochodowego.

Zasada działania silnika samochodowego

Wlot następuje przez przejście z górnego martwego punktu przez całą wnękę cylindra tłoka roboczego podczas wycofywania zespołu paliwowego. W zależności od cech konstrukcyjnych może wystąpić mieszanie wchodzących gazów:

• W kolektorze dolotowym jest to prawdą, jeśli silnik jest benzyną z wtryskiem rozproszonym lub centralnym;
• W komorze spalania, jeśli chodzi o silnik Diesla, a także silnik napędzany benzyną, ale z bezpośrednim wtryskiem.

Pierwsze uderzenie   mija przy zaworach otwartych rozrządu zaworów dolotowych. Liczba zaworów wlotowych i wylotowych, ich czas w pozycji otwartej, ich rozmiar i stan zużycia to czynniki wpływające na moc silnika. Tłok na początkowym etapie ściskania umieszcza się w BDC. Następnie zaczyna się przesuwać w górę i ściska zgromadzone zespoły paliwowe do rozmiarów określonych przez komorę spalania. Komora spalania to wolna przestrzeń w cylindrze pozostająca między jego górną częścią a tłokiem w górnym martwym punkcie.

Drugi środek obejmuje zamknięcie wszystkich zaworów silnika. Gęstość ich dopasowania wpływa bezpośrednio na jakość sprężania zespołu paliwowego i jego późniejszego zapłonu. Poziom zużycia elementów silnika ma również duży wpływ na jakość sprężania zespołu paliwowego. Wyraża się to rozmiarem przestrzeni między tłokiem a cylindrem, w szczelności zaworów. Poziom sprężania silnika jest głównym czynnikiem wpływającym na jego moc. Mierzy się to za pomocą specjalnego urządzenia ze sprężarką.

Udar roboczy   uruchamia się po podłączeniu do procesu   układ zapłonowywytwarzanie iskry. Tłok znajduje się w najwyższym górnym położeniu. Mieszanina wybucha, gazy wytwarzające wysokie ciśnienie są uwalniane, a tłok wprawiany w ruch. Mechanizm korbowy z kolei aktywuje obrót wału korbowego, zapewniając ruch samochodu. Wszystkie zawory systemowe znajdują się w tym momencie w pozycji zamkniętej.

Cykl ukończenia szkoły   jest końcowy w rozważanym cyklu. Wszystkie zawory wydechowe są w pozycji otwartej, umożliwiając silnikowi „wydychanie” produktów spalania. Tłok powraca do punktu początkowego i jest gotowy do rozpoczęcia nowego cyklu. Ten ruch przyczynia się do odprowadzania spalin do układu wydechowego, a następnie do środowiska.

Schemat silnika spalinowegojak wspomniano powyżej, opiera się na cykliczności. Po szczegółowym zbadaniu, jak działa silnik tłokowymożemy podsumować, że skuteczność takiego mechanizmu nie przekracza 60%. Procent ten wynika z faktu, że w jednym momencie cykl roboczy jest wykonywany tylko w jednym cylindrze.

Nie cała energia otrzymana w tym czasie jest skierowana na ruch samochodu. Część tej kwoty wydaje się na utrzymanie koła zamachowego w ruchu, co dzięki bezwładności zapewnia pracę samochodu podczas trzech innych cykli.

Pewna ilość energii cieplnej jest mimowolnie wydawana na ogrzewanie ciała i spalin. Dlatego moc silnika samochodu zależy od liczby cylindrów, aw rezultacie tak zwanej pojemności silnika, obliczonej według pewnego wzoru jako całkowita objętość wszystkich cylindrów roboczych.

Silnik każdej nowoczesnej maszyny charakteryzuje się dużą złożonością i dużą liczbą komponentów. Pomimo tak dużej złożoności, opiera się na podstawowych koncepcjach, które są odpowiednie dla samochodu dowolnej klasy i roku produkcji. W tym artykule rozważymy jeden z kluczowych elementów - tłok silnika spalinowego - i porozmawiamy o tym, dlaczego jest on potrzebny i z czego składa się.

Budynek

Tłok silnika czterosuwowego ma dość skomplikowaną budowę, a zatem całe urządzenie zawiera kilka elementów. Pozwala to nadać maszynie optymalne parametry techniczne, a także uczynić silnik 4-suwowy bardziej odpornym na obciążenia, a tym samym trwałym.

Główną część, z której składa się tłok czterosuwowego silnika ICE, stanowi jego spód. Średnica dna jest nieco mniejsza niż średnica cylindra, co tłumaczy się obecnością pierścieni zgarniających i zgarniających olej. Dno tłoka o dowolnej średnicy może mieć inny kształt i opis. Może więc mieć wklęsły kształt, a samo wgłębienie może mieć inną konfigurację.

Głównym celem dna w urządzeniu tłokowym w projekcie jest interakcja z oparami paliwa, które podczas spalania popychają tłok i powodują jego ruch przez cały okres działania. Kształt dna w tłoku silnika czterosuwowego jest podyktowany dużą liczbą czynników. Zwykle zależy to od liczby świec, mocy, średnicy samego tłoka i wielu innych niuansów.

Oprócz dna, w tłoku, bez względu na liczbę milimetrów, zawsze znajduje się część uszczelniająca, która obejmuje takie urządzenia, jak pierścienie zgarniające i zgarniające olej. Pierścienie ściskające są osadzone w specjalnych obrabianych rowkach, których średnica nieznacznie różni się od średnicy głowicy tłoka. Ich zadaniem nie jest umożliwienie wymieszania używanej i świeżej mieszanki, a także utrzymanie ciśnienia podczas spalania paliwa.

Do czego służą pierścienie zaciskowe? Kompresja silnika czterosuwowego jest konieczna, aby zmaksymalizować sprawność silnika, a cała energia spalonego paliwa była skierowana tak, aby tłok się poruszał. Z tego powodu materiały, z których wykonane są takie pierścienie w czterosuwowym silniku, podlegają poważnym i surowym wymaganiom.

Oprócz sprężania tłok silnika czterosuwowego jest koniecznie wyposażony w takie konstrukcje, jak pierścienie zgarniacza oleju, które mają nieco większą średnicę niż sam tłok. Są one konieczne, aby smar, który stale krąży w silniku, aby zapobiec tarciu i przegrzaniu, pozostał na odpowiednich powierzchniach ocierających się i nie gromadził się w komorze spalania. Dzięki temu można uniknąć osadzania się oleju, a zużycie smaru jest znacznie zmniejszone.

Jak to działa

Skok tłoka silnika czterosuwowego to cykl, podczas którego wał korbowy silnika wykonuje jeden pełny obrót. W tym czasie mieszanina paliwowa dostarczana przez gaźnik lub wtryskiwacz całkowicie wypala się i jest rozładowywana do miejsca, w którym przechodzi przez tłumik i jest rozpraszana do otoczenia.

Skok tłoka charakteryzuje się wyłącznie ruchem w górę iw dół. Ta sytuacja dotyczy czterosuwów i wszystkich innych odmian silników. Jak już wspomniano, ruch translacyjny jest powodowany wyłącznie przez procesy spalania zachodzące w wysokiej temperaturze.

Kiedy skok tłoka jest pionowy, wał korbowy, z którym jest połączony, obraca się. Z tego powodu projektanci i inżynierowie wprowadzili mechanizm korbowy, który pozwala wprawiać wał w ruch i obracać koła przez cały czas podczas pracy silnika czterosuwowego.

Zazwyczaj korba jest połączona obrotowo z głowicą tłoka: skok tłoka jest na tyle swobodny, że korba jest przemieszczana pod ostrym kątem względem osi symetrii i jest w ciągłym ruchu. Korbowód jest małym metalowym prętem, który jest wyposażony na obu końcach we wkładki zawiasowe. Z jednej strony korbowód porusza się względem tłoka, który porusza się w górę i w dół.

Z przeciwnego końca korbowód jest przymocowany ruchomo do wału korbowego. Między korbowodem a wałem znajdują się tak zwane wkładki, których urządzenie pozwala tolerować wysokie temperatury i nie zużywać się nawet przy szczytowych obciążeniach. Kiedy nadchodzi czas naprawy, tuleje są wymieniane na nowe, a może być kilka takich cykli serwisowych przed wymianą wału korbowego.

Materiał produkcyjny

Tłok silnika czterosuwowego, a raczej materiał, z którego jest wykonany, musi spełniać wiele wymagań. Na przykład materiał musi być odporny na poważne przeciążenia temperaturowe, ponieważ spalanie paliwa powoduje poważne przegrzanie, na które większość istniejących materiałów nie jest gotowa.

Ponadto takie materiały powinny mieć niską gęstość. Jest to konieczne, aby zmaksymalizować luz tłoka, aby zmniejszyć obciążenie części i całkowite zużycie paliwa.

Jakie materiały spełniają podobne wymagania i są szeroko stosowane w czterosuwowych silnikach spalinowych? Najpopularniejszym takim materiałem jest żeliwo. Jest stosunkowo niedrogi, radzi sobie ze wszystkimi zadaniami i jest odporny na wysokie temperatury. Jak pokazuje praktyka, zasób takiej części jest dość wysoki, a niezawodność spełnia wszystkie wymagania, dlatego tłok wykonany z żeliwa można znaleźć w większości samochodów.

Niemniej jednak postęp nie stoi w miejscu, a aluminium zastąpiło żelazo, a raczej jego szczególną różnorodność. Zaletą takiego materiału jest to, że jest znacznie lżejszy, jednak nie jest gorszy od zwykłego żeliwa. Z tego powodu tłoki aluminiowe są umieszczane na silnikach czterosuwowych w samochodach sportowych. To rozwiązanie pozwoliło zwiększyć moc, zwiększyć zasoby i zmniejszyć zużycie paliwa. Warto zauważyć, że aluminiowe tłoki są często instalowane w zwykłych samochodach cywilnych, co wskazuje na ich oczywiste zalety.

Podsumowanie

Tłok silnika jest ważną częścią, bez której normalna praca silnika nie byłaby możliwa. Pod tym względem światowi producenci samochodów starają się dopracować istniejące rozwiązania do perfekcji. Pozwala to osiągnąć lepszą wydajność przy wyższym zasobie, co sugeruje, że postęp nie stoi w miejscu.

Jeden z głównych procesów zachodzi w grupie tłok-cylinder (CPG), dzięki czemu działa silnik spalinowy: energia jest uwalniana w wyniku spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, która następnie jest przekształcana w działanie mechaniczne - obrót wału korbowego. Głównym składnikiem roboczym CPG jest tłok. Dzięki temu powstają warunki niezbędne do spalania mieszanki. Tłok jest pierwszym elementem biorącym udział w konwersji otrzymanej energii.

Tłok cylindra. Znajduje się w tulei cylindrowej silnika, jest to element ruchomy - w tym procesie wykonuje ruchy posuwisto-zwrotne, dlatego tłok pełni dwie funkcje.

1. Podczas ruchu translacyjnego tłok zmniejsza objętość komory spalania przez sprężanie mieszanki paliwowej, która jest niezbędna do procesu spalania (w silnikach wysokoprężnych zapłon mieszanki wynika z jej silnego sprężania).
2. Po zapłonie mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania ciśnienie gwałtownie rośnie. W celu zwiększenia objętości popycha tłok do tyłu i wykonuje ruch powrotny, przenoszony przez korbowód na wał korbowy.

DESIGN

Części urządzenia zawierają trzy elementy:

1. Dno
2. Część uszczelniająca.
3. Spódnica

Określone komponenty są dostępne zarówno w pełnych tłokach (najczęstsza opcja), jak iw częściach.

DOLNY

Dno jest główną powierzchnią roboczą, ponieważ ściany wykładziny i główka bloku tworzą komorę spalania, w której spalana jest mieszanka paliwowa.

Głównym parametrem dna jest kształt, który zależy od rodzaju silnika spalinowego (ICE) i jego cech konstrukcyjnych.

W silnikach dwusuwowych stosuje się tłoki, w których dno o kulistym kształcie stanowi występ dna, co zwiększa efektywność napełniania komory spalania mieszaniną i usuwania spalin.

W czterosuwowych silnikach benzynowych spód jest płaski lub wklęsły. Dodatkowo na powierzchni wykonano wgłębienia techniczne - wgłębienia dla płyt zaworowych (eliminują prawdopodobieństwo zderzenia tłoka z zaworem), wgłębienia w celu poprawy tworzenia się mieszanki.

W silnikach wysokoprężnych wgłębienia w dnie są najbardziej wymiarowe i mają inny kształt. Takie wgłębienia nazywane są tłokową komorą spalania i są zaprojektowane tak, aby wywoływać turbulencje w przepływie powietrza i paliwa do cylindra, aby zapewnić lepsze mieszanie.

Część uszczelniająca jest zaprojektowana do zainstalowania specjalnych pierścieni (sprężarki i skrobaka oleju), których zadaniem jest wyeliminowanie szczeliny między tłokiem a ścianą tulei, zapobiegając przedostawaniu się gazów roboczych do przestrzeni pod tłokiem i smarów do komory spalania (czynniki te zmniejszają sprawność silnika). Zapewnia to odprowadzanie ciepła z tłoka do tulei.

CZĘŚĆ USZCZELNIAJĄCA

Część uszczelniająca zawiera rowki na cylindrycznej powierzchni tłoka - rowki znajdujące się za dnem oraz mostki między rowkami. W silnikach dwusuwowych specjalne rowki są umieszczone w rowkach, w których przylega pierścień. Wkładki te są niezbędne, aby wyeliminować prawdopodobieństwo obrócenia pierścieni i zablokowania ich w oknach wlotowych i wylotowych, co może spowodować ich zniszczenie.


  Zworka od dolnej krawędzi do pierwszego pierścienia nazywa się strefą grzewczą. Taśma ma największy wpływ temperatury, więc jej wysokość jest wybierana na podstawie warunków pracy panujących w komorze spalania i materiału produkującego tłok.

Liczba rowków wykonanych na części uszczelniającej odpowiada liczbie pierścieni tłokowych (można zastosować 2-6). Najpopularniejsza konstrukcja z trzema pierścieniami - dwoma kompresyjnymi i jednym zgarniaczem oleju.

W rowku pod pierścieniem zgarniacza wykonano otwory na stos oleju, który jest usuwany przez pierścień ze ścianki wkładki.

Wraz z dnem część uszczelniająca tworzy głowicę tłoka.

SPÓDNICA

Osłona działa jak prowadnica tłoka, zapobiegając jego zmianie położenia względem cylindra i zapewniając jedynie ruch posuwisto zwrotny części. Dzięki temu elementowi wykonuje się ruchome połączenie tłoka z korbowodem.

Aby połączyć w spódnicy, wykonano otwory do zainstalowania sworznia tłokowego. Aby zwiększyć wytrzymałość w miejscu zetknięcia palca, z wnętrza spódnicy wykonano specjalne masywne przepływy zwane płatami.

Aby zamocować sworzeń tłoka w tłoku w otworach montażowych pod nim, przewidziano rowki na pierścienie ustalające.

RODZAJE TŁOKU

W silnikach spalinowych stosuje się dwa typy tłoków, które różnią się konstrukcją - solidną i kompozytową.

Jednoczęściowe części są wytwarzane przez odlewanie, a następnie obróbkę mechaniczną. W procesie odlewania z metalu tworzona jest preforma, która nadaje ogólny kształt części. Następnie na obrabiarkach do metalu w powstałym obrabianym przedmiocie obrabiane są powierzchnie robocze, wycinane są rowki na pierścienie, wykonuje się otwory technologiczne i wgłębienia.

W elementach składowych głowica i płaszcz są oddzielone i są montowane w jedną strukturę podczas instalacji na silniku. Ponadto montaż w jednej części odbywa się podczas łączenia tłoka z korbowodem. W tym celu oprócz otworów na sworzeń tłokowy w spódnicy są specjalne oczy na głowie.

Zaletą tłoków kompozytowych jest możliwość łączenia materiałów produkcyjnych, co podnosi właściwości operacyjne części.

MATERIAŁY PRODUKCYJNE

Stopy aluminium są stosowane jako materiał do produkcji tłoków litych. Części takich stopów charakteryzują się niską masą i dobrym przewodnictwem cieplnym. Ale jednocześnie aluminium nie jest materiałem o wysokiej wytrzymałości i żaroodporności, co ogranicza użycie tłoków z niego.

Tłoki żeliwne są wykonane z żeliwa. Materiał ten jest trwały i odporny na wysokie temperatury. Ich wadą jest znaczna masa i słaba przewodność cieplna, co prowadzi do silnego nagrzewania tłoków podczas pracy silnika. Z tego powodu nie są stosowane w silnikach benzynowych, ponieważ wysoka temperatura powoduje pojawienie się zapłonu jarzeniowego (mieszanka paliwowo-powietrzna zapala się w kontakcie z podgrzewanymi powierzchniami, a nie od iskry świecy zapłonowej).

Konstrukcja tłoków kompozytowych pozwala łączyć te materiały ze sobą. W takich elementach spódnica wykonana jest ze stopów aluminium, co zapewnia dobrą przewodność cieplną, a głowica wykonana jest ze stali żaroodpornej lub żeliwa.

Ale elementy typu złożonego mają wady, między innymi:

• możliwość zastosowania tylko w silnikach wysokoprężnych;
• większa waga niż odlew aluminiowy;
• potrzeba zastosowania pierścieni tłokowych wykonanych z materiałów żaroodpornych;
• wyższa cena;

Ze względu na te cechy zakres zastosowania tłoków kompozytowych jest ograniczony; są one stosowane tylko w dużych silnikach wysokoprężnych.

WIDEO: TŁOK. ZASADA DZIAŁANIA SILNIKA TŁOKOWEGO. URZĄDZENIE

Tłok ma kluczowe znaczenie dla przekształcania energii paliwowej w termiczną i mechaniczną. Porozmawiajmy o tłokach silnika, co to jest i jak działają.

Co to jest

W silnikach benzynowych tłoki z płaskim dnem są stosowane ze względu na prostotę produkcji i mniej ciepła podczas pracy. Chociaż niektóre nowoczesne samochody wykonują specjalne wgłębienia pod zaworami. Jest to konieczne, aby w przypadku pęknięcia paska rozrządu tłoki i zawory nie stykały się i nie powodowały poważnych napraw. Dno tłoka z silnikiem wysokoprężnym ma wgłębienie, które zależy od stopnia tworzenia się mieszanki oraz lokalizacji zaworów i dysz. Przy takim kształcie dna powietrze jest lepiej mieszane z paliwem wchodzącym do cylindra.

Tłok jest poddawany działaniu wysokich temperatur i ciśnień. Porusza się z dużą prędkością wewnątrz cylindra. Dlatego początkowo dla silników samochodowych odlano je z żeliwa. Wraz z rozwojem technologii zaczęli używać aluminium, ponieważ dał następujące zalety: zwiększenie prędkości i mocy, mniejsze obciążenie części, lepsze odprowadzanie ciepła.

  Między innymi zmniejszenie pionowych wymiarów tłoka za pomocą stałego bloku cylindrów umożliwia wydłużenie korbowodów. Zmniejszy to obciążenia boczne pary tłok-cylinder, co pozytywnie wpłynie na zużycie paliwa i żywotność silnika lub, bez zmiany korbowodów i wału korbowego, można skrócić blok cylindrów, dzięki czemu usprawnimy pracę silnika.

Jakie są wymagania?

• Tłok poruszający się w cylindrze umożliwia ekspansję rozprężonych gazów, produkt spalania paliwa i wykonywanie prac mechanicznych. Dlatego musi być odporny na wysoką temperaturę, ciśnienie gazu i niezawodnie uszczelniać otwór cylindra.
• Powinien on najlepiej spełniać wymagania pary ciernej, aby zminimalizować straty mechaniczne, aw konsekwencji zużycie.
• Pod obciążeniem od strony komory spalania i reakcją korbowodu musi wytrzymywać obciążenia mechaniczne.
• Wykonując ruch posuwisto-zwrotny z dużą prędkością, powinien on możliwie jak najmniej obciążać mechanizm korbowy siłami bezwładności.

Główny cel

Po raz kolejny powtarzamy dobrze znany fakt, że strumień ciepła jest kierowany z bardziej ogrzewanych ciał do ciał mniej podgrzanych.

Więc pierwsza ścieżka zapewniająca największy przepływSą pierścieniami tłokowymi. Ponadto pierwszy pierścień odgrywa ważną rolę, ponieważ znajduje się bliżej dna. Jest to najkrótsza droga do płynu chłodzącego przez ścianę cylindra. Pierścienie są jednocześnie dociskane zarówno do rowków tłoka, jak i do ścianki cylindra. Zapewniają ponad 50% strumienia ciepła.

  Drugi sposób jest mniej oczywisty. Drugim czynnikiem chłodzącym w silniku jest olej.   Mając dostęp do najbardziej ogrzewanych części silnika, mgła olejowa unosi się i oddaje znaczną część ciepła z najgorętszych punktów do miski olejowej. W przypadku zastosowania dysz olejowych kierujących strumień na wewnętrzną powierzchnię dna tłoka udział oleju w wymianie ciepła może osiągnąć 30 - 40%. Oczywiste jest, że ładując olej z funkcją płynu chłodzącego, musimy uważać, aby go schłodzić. W przeciwnym razie przegrzany olej może utracić swoje właściwości. Ponadto, im wyższa temperatura oleju, tym mniej ciepła może tolerować.

Trzeci sposób Część ciepła jest odbierana do ogrzewania przez mieszankę świeżego powietrza z paliwem wchodzącą do cylindra. Ilość świeżej mieszanki i ilość ciepła, którą zajmie, zależy od trybu pracy i stopnia otwarcia przepustnicy. Należy zauważyć, że ciepło uzyskane podczas spalania jest również proporcjonalne do ładunku. Dlatego ta ścieżka chłodzenia jest pulsowana; różni się przemijalnością i jest bardzo skuteczny ze względu na fakt, że ciepło jest odbierane od strony, z której tłok się nagrzewa.

Ze względu na jego większe znaczenie należy zwrócić szczególną uwagę na przenoszenie ciepła przez pierścienie tłokowe. Oczywiste jest, że jeśli zablokujemy tę ścieżkę, jest mało prawdopodobne, że silnik wytrzyma jakiekolwiek przedłużone tryby wymuszone. Temperatura wzrośnie, materiał tłoka „unosi się”, a silnik zapada się.

Obraz jest okropniejszy, jeśli pierścień nie ma bliskiego kontaktu z rowkiem. W miejscach, w których gazy mogą przepływać przez pierścień przez rowek, sekcja tłoka nie jest w stanie ochłodzić. W rezultacie wypalenie i odpryskiwanie części sąsiadującej z wyciekiem.

Ile pierścieni potrzebujesz do tłoka? Z mechanicznego punktu widzenia im mniejsze pierścienie, tym lepiej. Im są węższe, tym mniejsza jest strata w grupie tłoków. Wraz ze spadkiem ich liczby i wysokości pogarszają się warunki chłodzenia tłoka, zwiększając opór cieplny ścianki dolnego pierścienia cylindra. Dlatego wybór projektu jest zawsze kompromisem.

Tłok jest jednym z elementów mechanizmu korbowego, na którym opiera się zasada działania wielu silników spalinowych. W tym artykule omówiono konstrukcję i funkcje tych części.

Definicja

Tłok jest częścią, która wykonuje ruchy posuwisto-zwrotne w cylindrze i zapewnia konwersję zmian ciśnienia gazu na pracę mechaniczną.

Spotkanie

Przy udziale tych części realizowany jest proces termodynamiczny silnika. Ponieważ tłok jest jednym z elementów mechanizmu korbowego, odbiera ciśnienie wytwarzane przez gazy i przenosi siłę na korbowód. Ponadto zapewnia uszczelnienie komory spalania i odprowadzanie ciepła z niej.

Konstrukcja

Tłok jest trzyczęściową częścią, to znaczy, że jego konstrukcja obejmuje trzy części, które pełnią różne funkcje, i dwie części: głowicę, w której dno i część uszczelniająca są połączone, oraz część prowadzącą reprezentowaną przez osłonę.

Dno

Może mieć inny kształt w zależności od wielu czynników. Na przykład konfiguracja dna tłoka silnika spalinowego wewnętrznego spalania jest określona przez położenie innych elementów konstrukcyjnych, takich jak dysze, świece, zawory, kształt komory spalania, cechy zachodzących w niej procesów, ogólną konstrukcję silnika itp. W każdym razie określa on cechy funkcjonowania.

Istnieją dwa główne typy konfiguracji głowicy tłoka: wypukła i wklęsła. Pierwszy zapewnia większą wytrzymałość, ale pogarsza konfigurację komory spalania. Przeciwnie, przy wklęsłym kształcie dna komora spalania ma optymalny kształt, ale złoża węgla są bardziej intensywnie osadzane. Rzadziej (w silnikach dwusuwowych) występują tłoki z dnem reprezentowanym przez występ odbłyśnika. Jest to konieczne przy czyszczeniu w celu kierunkowego ruchu produktów spalania. Części silników benzynowych mają zazwyczaj płaskie lub prawie płaskie dno. Czasami są w nich rowki, aby całkowicie otworzyć zawory. Silniki z wtryskiem bezpośrednim mają bardziej złożoną konfigurację tłoka. W silnikach wysokoprężnych wyróżnia je obecność komory spalania w podwoziu, która zapewnia dobre turbulencje i poprawia tworzenie się mieszanki.

Większość tłoków jest jednostronna, chociaż istnieją warianty dwustronne, które mają dwa dna.

Odległość między rowkiem pierwszego pierścienia ściskającego a dnem nazywa się strefą strzelania tłoka. Znaczenie jego wysokości, która jest różna dla części z różnych materiałów, jest bardzo ważna. W każdym razie przekroczenie wysokości pierścienia ognia powyżej minimalnej dopuszczalnej wartości może spowodować wypalenie tłoka i odkształcenie gniazda górnego pierścienia ściskającego.

Część uszczelniająca

Istnieją zgarniacze oleju i pierścienie zaciskowe. W częściach pierwszego typu kanały mają otwory przelotowe do usuwania oleju z powierzchni cylindra, skąd wchodzi on do miski olejowej, do tłoka. Niektóre z nich mają krawędź z odpornego na korozję żeliwa z rowkiem na górny pierścień zaciskowy.

Składa się z żeliwa i służy do dokładnego dopasowania tłoka do cylindra. Dlatego są one źródłem największego tarcia w silniku, z którego straty stanowią 25% całkowitej liczby strat mechanicznych w silniku. Liczba i rozmieszczenie pierścieni zależy od typu i przeznaczenia silnika. Najczęściej stosowane są 2 pierścienie zgarniające i 1 zgarniacz oleju.

Pierścienie ściskające mają za zadanie zapobiegać przedostawaniu się gazów do skrzyni korbowej z komory spalania. Największe obciążenia występują na pierwszym z nich, więc w niektórych silnikach jego rowek jest wzmocniony stalową wkładką. Pierścienie ściskające mogą być trapezoidalne, stożkowe, w kształcie beczki. Niektóre z nich mają dekolt.

Służy do usuwania nadmiaru oleju z cylindra i zapobiega przedostawaniu się go do komory spalania. Są w tym dziury. Niektóre opcje mają ekspander sprężynowy.

Część prowadząca (spódnica)

Dla wyrównania ma kształt cylindryczny (krzywoliniowy) lub stożkowy, na którym znajdują się dwa pływy dla sworznia tłokowego. W tych obszarach spódnica ma największą masę. Ponadto występują największe deformacje temperatury podczas ogrzewania. W celu ich zmniejszenia stosuje się różne środki. Pierścień zgarniający olej może znajdować się u dołu spódnicy.

Aby przenieść siłę z tłoka lub na niego, najczęściej używana korba lub pręt. Sworzeń tłokowy służy do połączenia tej części z nimi. Składa się ze stali, ma kształt rurki i może być instalowany na kilka sposobów. Najczęściej używany jest pływający palec, który może się obracać podczas pracy. Aby zapobiec przesunięciu, jest on przymocowany za pomocą pierścieni ustalających. Sztywne zapięcie jest używane znacznie rzadziej. Pręt w niektórych przypadkach działa jako urządzenie prowadzące, zastępując osłonę tłoka.

Materiały

Tłok silnika może składać się z różnych materiałów. W każdym razie powinny one mieć takie cechy, jak wysoka wytrzymałość, dobra przewodność cieplna, odporność na korozję oraz niski współczynnik rozszerzalności liniowej i gęstość. Do produkcji tłoków stosuje się stopy aluminium i żeliwo.

Żeliwo

Wyróżnia się dużą wytrzymałością, odpornością na zużycie i niską, ostatnia właściwość zapewnia możliwość działania takich tłoków z małymi szczelinami, dzięki czemu uzyskuje się dobre uszczelnienie cylindra. Jednak ze względu na znaczny ciężar właściwy części żeliwne stosuje się tylko w silnikach, w których masy tłokowe mają siły bezwładności, które stanowią nie więcej niż jedną szóstą sił nacisku na dno tłoka gazowego. Ponadto, z powodu niskiej przewodności cieplnej, nagrzewanie dolnej części żeliwnych części podczas pracy silnika osiąga 350-450 ° C, co jest szczególnie niepożądane w przypadku opcji gaźnika, ponieważ prowadzi do zapłonu jarzeniowego.

Aluminium

Ten materiał jest najczęściej używany do tłoków. Wyjaśnia to niewielki ciężar właściwy (części aluminiowe są o 30% lżejsze od żeliwa), wysoka przewodność cieplna (3-4 razy więcej niż żeliwo), co zapewnia ogrzewanie dna do nie więcej niż 250 ° C, co daje okazję   zwiększa stopień ściskania i zapewnia lepsze wypełnienie cylindra oraz wysoki współczynnik tarcia   właściwości Jednocześnie aluminium ma 2 razy więcej niż żeliwo,współczynnik rozszerzalności liniowejto zmusza cię do dużegoluki   ze ścianami cylindrów,tzn. rozmiary tłoków mniej aluminium niż żeliwoa)   dla identycznych cylindrów. Ponadto takie szczegółyi zamiatać   niższa wytrzymałość, szczególnie w stanie nagrzanym (w 300 ° C spada o 50-55%, natomiast w żeliwieny   - o 10%).

Aby zmniejszyć stopień tarcia, ścianki tłoka są pokryte grafitem i dwusiarczkiem molibdenu.

Ogrzewanie

Jak wspomniano, w procesie mogą się rozgrzać do 250-450 ° C. Dlatego konieczne jest podjęcie działań mających na celu zarówno zmniejszenie ciepła, jak i kompensację spowodowanej przez niego rozszerzalności cieplnej części.

Do chłodzenia tłoków stosuje się olej, który jest do nich podawany na różne sposoby: tworzą one mgiełkę olejową w cylindrze, rozpylają go przez otwór w korbowodzie lub dyszy, wstrzykują do kanału pierścieniowego i krążą przez cewkę rurową w dnie tłoka.

Aby zrekompensować deformacje temperaturowew obszarach pływowychspódnice po obu stronach   metal o głębokości 0,5-1,5 mmw formie szczelin w kształcie litery U lub T.. Taki środek poprawia sięjego smarowanie i zapobiega pojawianiu się   z termicznej deformacji punktacji, dlatego danee   wnęki nazywa się lodówkami.Ich   stosowany w połączeniu ze spódnicą w kształcie stożka lub beczki.To ją nadrabialiniowy   ekspansja ze względu na fakt, że po podgrzaniuspódnica ma kształt cylindryczny. Ponadto stosowane są wkładki kompensacyjne.tak że średnica tłoka jest ograniczona   rozszerzalność cieplna   w płaszczyźnie wychylenia korbowodu. Możesz także odizolować część prowadzącą od głowy, która odczuwa największe ciepło. Wreszcie, ściany spódnicy nadają sprężyste właściwościpoprzez zastosowanie ukośnego nacięcia na całej długości.

Technologia produkcji

Zgodnie z metodą produkcji tłoki dzielą się na odlewane i kute (tłoczone).Szczegóły pierwszego typuużywane na większości samochody, a wymiana kutych tłoków jest używana w tuningu. Opcje kute charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością i trwałością, a także niższą wagą. Dlatego instalacja tłoków tego typu zwiększa niezawodność i wydajność silnika.Jest to szczególnie ważne w przypadku silników pracujących pod dużym obciążeniem, podczas gdy części odlewane są wystarczające do codziennego użytku.

Zastosowanie

Tłok jest częścią wielofunkcyjną. Dlatego jest stosowany nie tylko w silnikach. Na przykład tłok zacisku hamulca,ponieważ działa w podobny sposób. Również mechanizm korbowy jest stosowany w niektórych modelach sprężarek, pomp i innych urządzeń.