Części składowe tłoka. Co to jest tłok silnika maszyny

Tłok trwa centralne miejsce w procesie przekształcania energii chemicznej paliwa na cieplną i mechaniczną. Porozmawiajmy o tłoki silnika wewnętrzne spalanie co to jest i główny cel pracy.

CO TO JEST TŁOK SILNIKA?

Tłok silnika jest cylindryczną częścią, która porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym wewnątrz butli i służy do zamiany zmiany ciśnienia gazu, pary lub cieczy na Praca mechaniczna lub odwrotnie - ruch posuwisto-zwrotny w zmianie ciśnienia. Pierwotnie tłoki do silniki samochodowe spalanie wewnętrzne zostało odlane z żeliwa. Wraz z rozwojem technologii zaczęli używać aluminium, ponieważ dało to następujące korzyści: zwiększona prędkość i moc, mniejsze obciążenia części, lepsze przenoszenie ciepła.

Od tego czasu moc silników wzrosła wielokrotnie, temperatura i ciśnienie w cylindrach nowoczesnych silników samochodowych (zwłaszcza silników Diesla) stały się takie, że aluminium osiągnęło swoją najwyższą wytrzymałość... Dlatego w ostatnie lata takie silniki są wyposażone w stalowe tłoki, które z pewnością wytrzymują zwiększone obciążenia. Są lżejsze od aluminiowych ze względu na cieńsze ścianki i niższą wysokość kompresji, tj. odległość od dołu do osi aluminiowego kołka. A tłoki stalowe nie są odlewane, ale prefabrykowane.
Między innymi zmniejszenie wymiarów pionowych tłoka za pomocą stałego bloku cylindrów umożliwia wydłużenie korbowodów. Zmniejszy to obciążenia boczne w parze tłok-cylinder, co będzie miało pozytywny wpływ na zużycie paliwa i zasoby silnika. Albo bez wymiany korbowodów i wału korbowego można skrócić blok cylindrów i tym samym odciążyć silnik

Tłok spełnia szereg ważnych funkcji:

• zapewnia przeniesienie sił mechanicznych na korbowód;
• odpowiada za uszczelnienie komory spalania paliwa;
• zapewnia terminowe usuwanie nadmiaru ciepła z komory spalania

Praca tłoka odbywa się w sposób złożony i na wiele sposobów niebezpieczne warunki- z podwyższoną warunki temperaturowe i zwiększone obciążenia, dlatego szczególnie ważne jest, aby tłoki do silników wyróżniały się wydajnością, niezawodnością i odpornością na zużycie. Dlatego do ich produkcji wykorzystywane są lekkie, ale super mocne materiały - żaroodporne stopy aluminium lub stali. Tłoki wykonuje się dwoma metodami - odlewanie lub tłoczenie.

Ekstremalne warunki dyktują materiał tłoka

Tłok pracuje w ekstremalne warunki, których charakterystyczne cechy są wysokie: ciśnienie, obciążenia bezwładnościowe i temperatury. Dlatego główne wymagania dotyczące materiałów do jego produkcji obejmują:

• wysoka wytrzymałość mechaniczna;
• dobra przewodność cieplna;
• niska gęstość;
• nieznaczny współczynnik rozszerzalności liniowej, właściwości przeciwcierne;
• dobra odporność na korozję.

Wymagane parametry odpowiadają specjalnym stopom aluminium charakteryzującym się wytrzymałością, odpornością na ciepło i lekkością. Rzadziej do produkcji tłoków stosuje się żeliwo szare i stopy stali.
Tłoki mogą być:

• rzucać;
• podrobiony.

W pierwszym przykładzie wykonania są one wykonane metodą formowania wtryskowego. Odkuwane wykonuje się metodą tłoczenia ze stopu aluminium z niewielkim dodatkiem krzemu (średnio ok. 15%), co znacznie zwiększa ich wytrzymałość i zmniejsza stopień rozszerzalności tłoka w zakresie temperatur pracy.

Konstrukcja tłoka

Tłok silnika ma dość prosty projekt, który składa się z następujących części:

1. ICE głowica tłoka
2. Sworzeń tłokowy
3. Pierścień ustalający
4. Szef
5. Korbowód
6. Wkładka stalowa
7. Najpierw pierścień kompresyjny
8. Pierścień kompresyjny drugi
9. Pierścień zgarniający olej

Cechy konstrukcyjne tłoka w większości przypadków zależą od typu silnika, kształtu jego komory spalania i rodzaju stosowanego paliwa.

Na dole

Dno może mieć różny kształt w zależności od funkcji jakie pełni - płaskie, wklęsłe i wypukłe. Wklęsłe dno zapewnia więcej efektywna praca komory spalania przyczynia się jednak do większego powstawania osadów podczas spalania paliwa. Wypukły kształt dna poprawia wydajność tłoka, ale jednocześnie zmniejsza wydajność procesu spalania mieszanka paliwowa w celi.

Pierścienie tłokowe

Poniżej dna znajdują się specjalne rowki (rowki) do montażu pierścieni tłokowych. Odległość od dna do pierwszego pierścienia dociskowego nazywana jest pasem ogniowym.

Pierścienie tłokowe odpowiadają za bezpieczne połączenie cylindra z tłokiem. Zapewniają niezawodną szczelność dzięki ścisłemu dopasowaniu do ścianek cylindra, czemu towarzyszy naprężony proces tarcia. Aby zmniejszyć tarcie, jest używany olej silnikowy... Do produkcji pierścieni tłokowych stosuje się stop żeliwa.

Liczba pierścieni tłokowych, które można zamontować w tłoku, zależy od typu zastosowanego silnika i jego przeznaczenia. Często instalowane są systemy z jednym pierścieniem zgarniającym olej i dwoma pierścieniami dociskowymi (pierwszy i drugi).

TYPY TŁOK

W silnikach spalinowych stosuje się dwa rodzaje tłoków, różniące się konstruktywna aranżacja- integralne i kompozytowe.

Części stałe są wytwarzane przez odlewanie, a następnie obróbka skrawaniem... W procesie odlewania z metalu powstaje półfabrykat, któremu nadaje się ogólny kształt części. Ponadto na obrabiarkach do metalu w powstałym przedmiocie obrabianym obrabia się powierzchnie robocze, wycina się rowki pod pierścienie, wykonuje się otwory technologiczne i rowki.

V Składowych elementów głowica i osłona są oddzielone i są łączone w jedną konstrukcję podczas instalacji na silniku. Co więcej, łączenie w jedną część odbywa się, gdy tłok jest połączony z korbowodem. W tym celu oprócz otworów na sworzeń tłokowy w spódnicy znajdują się specjalne ucha na główce.

Zaletą tłoków kompozytowych jest możliwość łączenia materiałów produkcyjnych, co zwiększa wydajność Detale.

Usuwanie nadmiaru ciepła z tłoka

Oprócz znacznych naprężeń mechanicznych na tłok negatywnie wpływają również ekstremalnie wysokie temperatury. Ciepło jest usuwane z grupy tłoków:

• układ chłodzenia ze ścian cylindra;
• wewnętrzna wnęka tłoka, a następnie - sworzeń tłokowy i korbowód, a także olej krążący w układzie smarowania;
• częściowo zimna mieszanka paliwowo-powietrzna dostarczana do cylindrów.

Z wewnętrznej powierzchni tłoka jego chłodzenie odbywa się za pomocą:

Pierścień zgarniający olej i pierścienie zaciskowe

Pierścień zgarniający olej zapewnia terminową eliminację nadmiaru oleju z wewnętrznych ścian cylindra, a pierścienie kompresyjne zapobiegają przedostawaniu się gazów do skrzyni korbowej.

Pierwszy pierścień dociskowy pochłania większość sił bezwładności podczas pracy tłoka.

Aby zmniejszyć obciążenia w wielu silnikach, w rowku pierścieniowym zamontowana jest stalowa wkładka, która zwiększa wytrzymałość i stopień kompresji pierścienia. Pierścienie zaciskowe mogą być wykonane w formie trapezu, beczki, stożka, z wycięciem.

Pierścień zgarniający olej w większości przypadków jest wyposażony w wiele otworów do spuszczania oleju, czasami w sprężynę rozprężną.

Sworzeń tłokowy

Jest to część rurowa odpowiedzialna za niezawodne połączenie tłoka z korbowodem. Wykonany ze stopu stali. Podczas montażu sworznia tłokowego w występach jest on szczelnie zabezpieczony specjalnymi pierścieniami ustalającymi.

Tłok, sworzeń i pierścienie tworzą razem tak zwaną grupę tłoków silnika.

Spódnica

Część prowadząca urządzenia tłokowego, która może być wykonana w formie stożka lub beczki. Płaszcz tłoka jest wyposażony w dwa występy do połączenia ze sworzniem tłokowym.

Aby zmniejszyć straty tarcia, na powierzchnię osłony nakłada się cienką warstwę środka przeciwciernego (często stosuje się grafit lub dwusiarczek molibdenu). Dolna część spódnicy wyposażona jest w pierścień zgarniający olej.

Obowiązkowym procesem pracy urządzenia tłokowego jest jego chłodzenie, które można przeprowadzić następującymi metodami:

• rozpylanie oleju przez otwory w korbowodzie lub dyszy;
• ruch oleju wzdłuż cewki w głowicy tłoka;
• dostarczanie oleju do obszaru pierścieni przez kanał pierścieniowy;
• mgła olejowa

Część uszczelniająca

Część uszczelniająca i korona są połączone w formie głowicy tłoka. W tej części urządzenia znajdują się pierścienie tłokowe - zgarniacz oleju oraz pierścienie dociskowe. Kanały pierścieniowe mają małe otwory, przez które zużyty olej dostaje się do tłoka, a następnie spływa do skrzyni korbowej silnika.

Ogólnie rzecz biorąc, tłok silnika spalinowego jest jedną z najbardziej obciążonych części, która poddawana jest silnym efektom dynamicznym i jednocześnie termicznym. Nakłada to zwiększone wymagania zarówno na materiały użyte do produkcji tłoków, jak i na jakość ich wykonania.

Tłok jest jednym z najważniejszych elementów przekształcających energię chemiczną paliwa w energię cieplną, a następnie w energię mechaniczną, zarówno dosłownie, jak iw przenośni. Charakterystyka silnika w dużej mierze zależy od tego, jak dobrze tłok wykonuje swoje zadania. To determinuje sprawność i, co ważniejsze, niezawodność silnika. Specjalne znaczenie ten parametr akceptuje, jeśli chodzi o modyfikacje samochodów w salonach tuningowych, czy w zastosowaniach sportowych. Konstruktorzy zawsze się zderzają z problemem użycia specjalnych tłoków kiedy moc wzrasta. Tłok można uznać za jedną z najbardziej skomplikowanych części silnika ze względu na jego wiele funkcji i raczej sprzeczne właściwości. To jest w najwyższy stopień potwierdza fakt, że bardzo niewielu producentów samochodów wytwarza tłoki do swoich silników, wykorzystując wyłącznie własne siły.

W większości przypadków korzystają z usług wyspecjalizowanych firm. Istnieje wiele tajemnic i domysłów dotyczących tłoków, które są tworzone przez różne rozmiary i kształty tej części. W odpowiedniej sekcji naszej strony internetowej można znaleźć artykuł. Produkcja tłoka w standardowych warunkach budowy maszyn w firmach tuningowych jest technicznie trudna, prawie niemożliwa, dlatego większość firm odmawia zajmowania się tym biznesem. Ponadto produkcja tak skomplikowanych części pojedynczo może być kłopotliwa finansowo. Tunery intuicyjnie rozumieją, że lepsze silniki muszą mieć lepsze tłoki.

Urządzenie tłokowe

Przyjrzyjmy się bliżej, jakie wymagania są zwykle nakładane na tłoki i jak ogólnie działają.

• Tłok najpierw porusza się w cylindrze, co umożliwia wykonywanie pracy mechanicznej poprzez rozprężanie produktów spalania paliwa, czyli sprężonych gazów

Z tego możemy wywnioskować, że musi wytrzymać ciśnienie gazów, mieć odporność na ciepło i uszczelnić otwór butli.

• Po drugie, tłok musi spełniać wymagania pary ciernej, aby zminimalizować straty mechaniczne i zużycie.
• Po trzecie, musi wytrzymać reakcję korbowodu i uderzenie mechaniczne od strony komory spalania.
• Po czwarte, tłok powinien obciążać mechanizm z zakrzywionym prętem siłami bezwładności do minimum, wykonując z wysoka prędkość ruchy tam i z powrotem.

Okazuje się, że wszystkie problemy związane z tą istotną częścią silnika można podzielić na dwie kategorie:

1. to procesy mechaniczne
2. Procesy cieplne, a pierwszy jest znacznie bardziej rozbudowany niż drugi. Kategorie mają dość bliski związek. Przyjrzyjmy się bliżej pierwszej.

Jak wiadomo, paliwo spala się w przestrzeni beztłokowej, a jednocześnie generuje bardzo dużą ilość ciepła w każdym cyklu pracy silnika. Temperatura już spalonych gazów wynosi średnio 2000 stopni. Część energii zostanie przekazana ruchomym częściom silnika, a pozostała część ogrzeje silnik. Pozostała na końcu energia poleci do rury wraz z przetworzonymi gazami. Zgodnie z prawami fizyki dwa ciała mogą przekazywać sobie ciepło, dopóki ich temperatury nie będą całkowicie równe. W związku z tym, jeśli tłok nie jest okresowo chłodzony, po pewnym czasie po prostu się stopi. To bardzo ważny moment dla zrozumienia zasad działania całej grupy tłoków.

Jest to szczególnie ważne, gdy silnik jest wzmocniony. Wraz ze wzrostem mocy silnika ilość ciepła wytwarzanego w komorze spalania automatycznie wzrasta w jednej jednostce czasu. Oczywiście bardzo rzadko widzimy tłoki w stanie stopionym, ale w każdym z ich problemów zawsze jest mowa o temperaturze, podobnie jak prędkość jest obecna w każdym wypadku drogowym. Oczywiście wina leży po stronie kierowcy, ale nikomu by się nie stało, gdyby samochód stał w miejscu. Fakt jest taki wysokie temperatury pogorszyć właściwości wszystkich materiałów. Obciążenie 100 stopni spowoduje odkształcenie sprężyste, obciążenie 300 stopni całkowicie odkształci produkt i odkształci go pod kątem 450 stopni. Z tego powodu konieczne jest albo stosowanie materiałów, które mogą wytrzymać poważne obciążenia spowodowane wysokimi temperaturami, albo podjęcie środków zapobiegających wzrostowi temperatury tłoka. Zwykle oba są skończone. Jednak konstrukcja tłoka musi być taka, aby w wymaganych miejscach znajdowała się pewna ilość metalu, która jest w stanie oprzeć się zniszczeniu.

Przebieg fizyki ogólnej potwierdza fakt, że strumień ciepła kierowany jest do ciał mniej nagrzanych z ciał bardziej nagrzanych. Dzięki temu mamy okazję zobaczyć, jak temperatury rozkładają się na tłoku podczas jego pracy i określić znaczące momenty projektowe, które wpływają na jego temperaturę, innymi słowy zrozumieć, w jaki sposób zachodzi chłodzenie. Wiemy, że większość części jest podgrzewana ciało robocze, czyli gazy w komorze spalania. Jest całkiem jasne, że w końcu ciepło zostanie oddane do otaczającego samochód powietrza – najzimniejszego, ale w pewnych okolicznościach nieskończenie pochłaniającego ciepło. Poprzez mycie obudowy silnika i chłodnicy powietrze chłodzi blok cylindrów, płyn chłodzący i obudowę głowicy. Musimy tylko znaleźć most, nad którym tłok oddaje swoje ciepło płynowi przeciw zamarzaniu i blokowi... Są na to cztery sposoby. Pod względem ich wkładu są one zupełnie inne, jednak należy wymienić każdy z nich, ponieważ mają one mniejsze lub większe znaczenie w zależności od konstrukcji silnika.

Pierwszy sposób

to pierścienie tłokowe, zapewnia najwyższy przepływ. Ponieważ pierwszy pierścień znajduje się bliżej dna, to właśnie ten pierścień odgrywa główną rolę. Jest to najkrótsza droga do chłodziwa przez ściankę cylindra. Jednocześnie pierścienie są dociskane do ścian cylindra i do rowków tłoka. Zapewniają ponad połowę całkowitego strumienia ciepła.

Drugi sposób

Nie tak oczywiste, ale trudne do zlekceważenia. Drugim płynem używanym do chłodzenia silnika jest olej. Mimo słabej cyrkulacji i stosunkowo niewielkiej objętości mgła olejowa ma dostęp do najgorętszych części silnika. Odprowadza znaczną część ciepła z najgorętszych miejsc i oddaje je do miski olejowej. W tej sekcji naszej strony możesz znaleźć artykuł na temat. Przy zastosowaniu dysz olejowych, które kierują strumień na wewnętrzną powierzchnię denka tłoka, udział oleju w wymianie ciepła sięga często 30-40%. Oczywiście, jeśli obciążymy olej bardziej niż stopień działania płynu chłodzącego, będzie on musiał zostać schłodzony. Przegrzany olej nie tylko straci swoje właściwości, ale może również doprowadzić do uszkodzenia łożyska. A im wyższa temperatura oleju, tym mniej będzie w stanie przenosić ciepło przez siebie.

Trzeci sposób

Przez duże ucha do palca, potem do korbowodu, a dopiero potem do oleju. Metoda ta nie jest aż tak ciekawa, ponieważ po drodze występują znaczne opory cieplne w postaci stalowych części i szczelin, które mają niski współczynnik oporu i znaczną długość.

Czwarty sposób

Nie dotyczy płynu chłodzącego ani oleju. Część ciepła jest pochłaniana przez świeże ciepło, które dostało się do cylindra po suwie ssania. mieszanka paliwowo-powietrzna... Ilość ciepła, jaką przyjmie ta mieszanina, zależy od stopnia otwarcia przepustnicy i trybu pracy. Należy zauważyć, że ciepło wytworzone podczas spalania jest również proporcjonalne do wsadu. Można powiedzieć, że ta ścieżka chłodzenia jest szybka, pulsacyjna, wysoce wydajna, proporcjonalna do późniejszego nagrzewania, ponieważ ciepło pobierane jest z tej samej strony, z której nagrzewany jest tłok.

Powinieneś także porozmawiać o standardowej technice stosowanej przy tuningu silników typu sportowego. Faktem jest, że pojemność cieplna mieszaniny zależy w dużej mierze od jej składu. Często, aby znormalizować pracę silnika, potrzeba bardzo niewiele, o 5 - 10 stopni, aby zmniejszyć temperatura wewnętrzna... Osiąga się to poprzez nieznaczne wzbogacenie mieszanki. Co więcej, fakt ten w żaden sposób nie wpływa na proces spalania, a temperatura spada. Próg stukania zostaje cofnięty, zapłon żarowy znika. V ta sprawa lepiej byłoby trochę bogatsze niż trochę biedniejsze. Silniki napędzane metanolem są znacznie mniej wymagające dla układu chłodzenia ze względu na ciepło konwersji, które jest 3 razy większe niż w przypadku benzyny.

Zwróć szczególną uwagę na proces przenoszenia ciepła przez pierścienie tłokowe ze względu na jego większe znaczenie. Jest całkiem jasne, że jeśli ta ścieżka zostanie z jakiegoś powodu zablokowana, silnik nie wytrzyma już długotrwałych trybów wymuszonych. Temperatura będzie bardzo wysoka, tłok zacznie się topić, a silnik zapadnie się. Pamiętajmy teraz o takiej cesze jak procesja, która, jak się wydaje, w żaden sposób nie wpływa na wymianę ciepła. Jeśli ktoś natknął się na używany samochód, musi jasno zrozumieć, co to jest. To bardzo istotny parametr, o którym chce wiedzieć każdy właściciel samochodu, któremu zależy na stanie silnika swojego samochodu. Kompresja pośrednio wskazuje na stopień szczelności grupy tłoków. To jest bardzo ważny parametr jeśli rozważymy to z punktu widzenia wymiany ciepła.

Wyobraźmy sobie sytuację, w której pierścień nie przylega do ścianki cylindra na całej swojej długości. W takim przypadku spalone gazy stworzą barierę, która będzie przeszkadzać w przenoszeniu ciepła przez pierścień do ścianki cylindra, zaczynając od tłoka, gdy przebiją się przez szczelinę. Jest to równoznaczne z zakryciem części chłodnicy samochodu, aby zapobiec jej wychłodzeniu powietrzem.

Jeśli pierścień nie będzie miał bliskiego kontaktu z rowkiem, zobaczymy jeszcze bardziej tragiczny obraz. W miejscach, w których gazy mają zdolność przepływu przez rowek obok pierścienia, sekcja tłoka po prostu traci możliwość ostygnięcia, wpadając w rodzaj worka grzewczego. W efekcie otrzymujemy odpryski i wypalenie części pasa ogniowego, która sąsiaduje z nieszczelnością. Z tego powodu tak wiele uwagi poświęca się zużyciu rowka i geometrii cylindra pierścieniowego. ORAZ główny powód wcale nie pogorszenie energii. W końcu mała ilość Gazy, które przedostają się do skrzyni korbowej, nie niosą wystarczającej energii, aby mieć wpływ na spadek ciśnienia podczas suwu, a tym samym na utratę momentu obrotowego silnika. Co więcej, jeśli chodzi o szybki silnik. Niska gęstość powoduje znacznie większe uszkodzenia silnika pod względem utraty niezawodności i sztywności oraz lokalnych przeciążeń termicznych. Z tego powodu tłoki odrestaurowane metodą zablokowania bloku lub wymiany pierścieni, które już uległy awarii, bardzo szybko się psują. Dlatego w pierwszej kolejności silniki sportowe cylinder, który ma mniejszą kompresję, zapada się.

Tutaj najwyraźniej należy poruszyć kwestię, która jest koniecznie omawiana przy produkcji specjalnych tłoków do tuningu lub zastosowań sportowych. Ile pierścieni będzie miał nowy tłok? Jak grube będą te pierścienie? Z mechanicznego punktu widzenia lepiej, gdy pierścieni jest niewiele. Im są węższe, tym mniejsze będą straty w grupa tłoków... Jednak wraz ze spadkiem grubości i wysokości pierścieni pogarszają się warunki chłodzenia tłoka, a opór cieplny wzrasta. Dlatego wybierając projekt, zawsze musisz iść na kompromis. Sztywność ram wzrasta wraz z prędkością silnika. W tej sekcji naszej strony możesz znaleźć artykuł na temat. Szybkość procesów zmniejsza wymagania dotyczące zagęszczania. Straty mechaniczne rosną z szybkością i należy je zmniejszyć, w przeciwnym razie wszystko, co wcześniej przekształciło się w moc mechaniczna, po prostu nie dosięgnie kół. W międzyczasie ilość wytwarzanego ciepła staje się większa, dlatego mostek chłodzący musi zostać poszerzony. Z tego wynika, że ​​pierścienie powinny być zarówno wąskie, jak i szerokie. Do dużych prędkości potrzebne są dwa z nich, a do skuteczności chłodzenia tłoka - trzy. Odnaleźć optymalne rozwiązanie tym zadaniem powinien być konstruktor. Wyniki jego pracy pokażą równowagę silnika.

Dziś inżynierowie, którzy pracują na dużą skalę ośrodki naukowe oraz firmy produkcyjne dysponują ogromnym materiałem empirycznym, na podstawie którego tworzą metody obliczeniowe pozwalające z bardzo dużą dokładnością przewidywać zakres charakterystyk i temperatur danego produktu. Jest dostępny dla bardzo, bardzo niewielu firmy tuningowe... Ten artykuł nie wspomina konkretnie wielu konkretnych wartości, które skłoniłyby niektórych czytelników do sięgania po kalkulatory. Zrobić to samo obliczenia cieplne na palcach wcale nie jest obiecująca i absolutnie niepotrzebna dla nikogo. Ten artykuł ujawnia stronę procesów zachodzących w silniku, która jest bardzo rzadko omawiana, ale zawsze sugerowana. Chciałem tylko ujawnić konieczność i znaczenie wpływu ciepła na ogólną sprawność silnika. Jeśli chodzi o mechaniczną część tego wydania, omówimy to szczegółowo następnym razem.

Ryż. Tłok silnik wysokoprężny(a) samochód ciężarowy i kształty tłoków różne silniki(b): 1 - rowek dolnego pierścienia zgarniającego olej;
2 - rowek na pierścień ustalający sworznia tłokowego;
3 - wewnętrzna powierzchnia szefa;
4 - otwór do smarowania sworznia tłokowego;
5 - rowek górnego pierścienia zgarniającego olej;
6 - rowki pierścieni dociskowych;
7 - głowica tłoka;
8 - komora spalania w tłoku;
9 - spód tłoka;
10 - otwory do odprowadzania oleju;
11 - spódnica

Tłok ma dość złożoną konstrukcję, ponieważ jest poddawany bardzo dużym i zmiennym obciążeniom.
Zewnętrzna powierzchnia części prowadzącej nazywa się spódnice... Podczas suwu roboczego tłok jest wystawiony na działanie wysokiego ciśnienia gazów rozprężających się w wysokich temperaturach. Z drugiej strony, gdy silnik pracuje, zwłaszcza włączony wysokie obroty tłok jest poddawany dużym zmiennym obciążeniom bezwładnościowym. Gdy tłok znajduje się w GMP i BDC, jego przyspieszenie wynosi zero, a następnie tłok gwałtownie przyspiesza i porusza się z wysoka prędkość, a kierunek ruchu zmienia się setki razy na sekundę. Aby zmniejszyć obciążenia bezwładnościowe, konieczne jest maksymalne zmniejszenie masy tłoka. Jednocześnie musi mieć wysoką wytrzymałość, aby wytrzymać wysokie ciśnienie i ciepło w kontakcie z gorącymi gazami, a następnie schłodzić, gdy zimny świeży ładunek jest podawany do cylindra. Obecnie tłoki silników benzynowych i wysokoprężnych są wykonane ze stopów aluminium. Podczas produkcji tłoka często w trakcie procesu produkcyjnego do odlewu wkłada się wkładki stalowe, które zwiększają jego sztywność i zapobiegają rozszerzalności cieplnej. Czasami wkładka stalowa jest umieszczana w rowku pod górnym ściskanym (najbardziej obciążonym) pierścieniem tłokowym.
Po podgrzaniu tłok rozszerza się. Aby skompensować rozszerzalność cieplną tłoka po podgrzaniu, nadano mu specjalny kształt. Płaszcz tłoka w płaszczyźnie poprzecznej ma kształt owalu, a nie koła. W płaszczyźnie podłużnej płaszcz tłoka wygląda jak ścięty stożek. Części tłoka o wysokiej temperaturze lub o dużej objętości metalu rozszerzają się silniej (na przykład część osłony, w której znajdują się zgrubienia) i po dotarciu temperatura pracy w silniku tłok ma postać cylindra.
Podczas swojego istnienia tłoki przeszły znaczące zmiany konstrukcyjne. Jeśli porównasz tłok nowoczesnego silnika samochodowego z jego poprzednikiem, zauważysz, że tłoki stały się znacznie krótsze. Większość fartucha jest wycięta z każdej strony, pozostawiając tylko dwie małe sekcje, aby zapobiec przekrzywianiu się tłoka w cylindrze. Dzięki wyrafinowanej konstrukcji siły działające na tłok są wyważone w taki sposób, aby zminimalizować tendencję do obracania się. Zmniejsza się odległość od dna tłoka do górnego rowka pierścienia tłokowego, aby zmniejszyć możliwość nagaru w tej części. Zmniejszając wielkość sekcji w konstrukcji tłoka, udało się znacznie zmniejszyć jego wagę. W celu zmniejszenia strat tarcia i zwiększenia trwałości części KShM na powierzchnię boczną tłoka nakłada się warstwę materiału przeciwciernego zawierającego dwusiarczek molibdenu lub grafit.
Dno tłoka może być płaskie, wypukłe, wklęsłe, mieć rowki, aby przy pełnym otwarciu zaworów nie dotykały tłoka. W silniku wysokoprężnym komora spalania może być wykonana w tłoku.
Tłoki silnika z bezpośredni wtrysk paliwa mają specjalna forma wymagane do zapewnienia procesu spalania.
Pierścienie tłokowe wykonane są ze specjalnie modyfikowanego żeliwa. W silnikach nowoczesne samochody użyj kilku rodzajów pierścieni. Górne pierścienie dociskowe służą do zapobiegania przedostawaniu się gazów do skrzyni korbowej silnika, a dolny skrobak oleju - kontroluje ilość oleju na ściankach cylindrów (ścianki są smarowane olejem pochodzącym ze skrzyni korbowej w postaci oleju mgła). Olej jest niezbędny, aby zapobiec zużyciu CPG, ale nadmiar oleju jest niepożądany. Dlatego należy go podawać bardziej niż to konieczne, a nadmiar usuwać za pomocą pierścienia zgarniającego olej, który działa jak skrobak. Jednym ze sposobów na uzyskanie bardziej zwartych i lżejszych tłoków jest węższe i mniejsze pierścienie oraz ciasne dopasowanie do górnej części głowicy tłoka. Jednocześnie na materiał, z którego są wykonane i dokładność ich wykonania, nakładane są zwiększone wymagania.

Myślę, że każdy kierowca najprawdopodobniej wie, jak wygląda tłok. Ale na tym z reguły kończy się wiedza o głównej części silnika. Dlatego wypełniamy lukę i rozmawiamy o przeznaczeniu tłoka, jego cechy konstrukcyjne i materiały do ​​produkcji.

Jak wygląda tłok? Złożony szczegół. Potwierdza to fakt, że bardzo niewielu producentów samochodów samodzielnie produkuje tłoki, powierzając je wyspecjalizowanym producentom.

A także - jest to główne ogniwo w procesie przekształcania energii chemicznej paliwa w ciepło, a następnie w mechaniczną.

Tłok, powiedziałbym, jest piękną cylindryczną częścią, wykonuje zapierające dech w piersiach ruchy posuwisto-zwrotne w cylindrze, przyjmuje wysokie temperatury i zmiany ciśnienia gazu, zamieniając to wszystko w pracę mechaniczną.

To znaczy, co robi tłok:

• przejmuje ciśnienie gazów z komory spalania i przenosi to ciśnienie na wał korbowy silnik;
• zapewnia twardy proces mikrowybuchów w cylindrze, jednocześnie hermetycznie izolując wnękę nadtłokową od przestrzeni podtłokowej, zapobiegając przedostawaniu się gazów do krateru oraz smar do komory spalania.

Jak wygląda tłok. Projekt

Schemat został przygotowany na podstawie materiałów Volkswagen AG

1. głowica tłoka;
2. palec;
3. pierścień ustalający;
4. uszy;
5. głowica korbowodu;
6. Spódnica; wkładka stalowa;
7. trapezowy pierścień zaciskowy;
8. stożkowy pierścień zaciskowy z podcięciem;
9. pierścień zgarniający olej z ekspanderem sprężynowym

Tłok składa się z dna, części uszczelniającej z pierścieniami tłokowymi do tworzenia kompresji i usuwania oleju oraz części prowadzącej (płaszcza).

W środkowej części tłoka (obszar ślizgowy) znajdują się występy z otworami na kołek i pierścienie zabezpieczające.

Dno robocze

Czy wiesz, jak wygląda tłok i jak nazywa się ta część? Ta część części służy do odbierania siły od ciśnienia gazów w komorze spalania i nazywa się dno robocze ... Jej kształt zależy od geometrii tej komory i umiejscowienia zaworów.

W przypadku, gdy dno jest wklęsłe, kształt komory spalania przypomina kulisty. Zwiększa to jego powierzchnię, ale prowadzi do wzrostu powstawania nagarów, a wytrzymałość dna wklęsłego jest mniejsza niż dna płaskiego.

Wypukłe dno sprawia, że ​​komora spalania ma kształt szczeliny, co prowadzi do pogorszenia procesu zawirowania mieszanki i chłodzenia samego dna, chociaż zmniejsza się powstawanie węgla.

Dodatkowo taki kształt dna zmniejsza masę tłoka przy zachowaniu wystarczającej wytrzymałości.

Płaskie dno pod względem osiągów jest opcją pośrednią między dwoma poprzednimi i jest częściej stosowane w silnikach gaźnikowych.

V silniki Diesla różnorodność kształtów dna jest jeszcze większa, różnią się one w zależności od stopnia sprężania, sposobu formowania mieszanki, położenia dysz i wielu innych czynników.

Sektor uszczelniający

Głowica tłoka uszczelnia ruchome połączenie między tłokiem a cylindrem za pomocą pierścieni tłokowych, które są montowane w specjalnych rowkach. W górne rowki wkładane są pierścienie dociskowe, a w dolny pierścień zgarniający olej. Rowek pierścienia zgarniającego olej ma przez dziury, przez nie nadmiar oleju jest odprowadzany do wewnętrznej wnęki tłoka.

Spódnica prowadząca, uszy

Sekcja tłoka znajdująca się poniżej pierścienia zgarniającego olej nazywana jest płaszczem tłoka, a także częścią tułowia lub prowadnicy.

Jego zadaniem jest utrzymywanie tłoka w pożądanym kierunku i przejmowanie obciążeń bocznych.

Po wewnętrznej stronie spódnicy znajdują się ucha - występy, w których wywiercone są otwory na sworzeń tłokowy. Aby to naprawić, rowki są rowkowane w otworach, aby zablokować palec za pomocą pierścieni ustalających.

Co powiedzą metalurdzy

Ponieważ część działa w nieznośnych warunkach, na metale nakładane są dość surowe wymagania:

• aby zmniejszyć obciążenia bezwładnościowe, materiał musi mieć niski ciężar właściwy i wystarczającą wytrzymałość;
• niski współczynnik rozszerzalności cieplnej;
• zachowanie właściwości fizycznych (wytrzymałości) w podwyższonych temperaturach;
• znaczna przewodność cieplna i pojemność cieplna;
• minimalny współczynnik tarcia w połączeniu z materiałem ścianki cylindra;
• znaczna odporność na zużycie;
• brak pęknięć zmęczeniowych materiału pod wpływem obciążeń;
• niska cena, powszechna dostępność oraz łatwość obróbki mechanicznej i innego rodzaju w procesie produkcyjnym.

Oczywiste jest, że metal, który w pełni spełnia wymienione wymagania, po prostu nie istnieje. Dlatego w przypadku masowych silników samochodowych tłoki wykonuje się głównie z dwóch materiałów - żeliwa i stopów aluminium, a dokładniej ze stopów siluminu zawierających aluminium i krzem.

Opcja żeliwna

Żeliwo ma wiele zalet, jest twarde, dobrze toleruje podwyższonych temperaturach, ma optymalną odporność na zużycie, ma niski współczynnik tarcia (para żeliwo - żeliwo). A jego współczynnik rozszerzalności cieplnej jest niższy niż w przypadku tłoka aluminiowego.

Ale są też wady: niska przewodność cieplna, dlatego dolna temperatura tłoka żeliwnego jest wyższa niż w analogu aluminiowym.

Ale główną wadą żeliwa jest jego znaczna gęstość, co oznacza wagę. Aby zwiększyć moc i sprawność silnika, projektanci zwykle zwiększają obroty, ale ciężkie tłoki żeliwne nie pozwalają na to ze względu na duże obciążenia bezwładności.

Dlatego w nowoczesnych silnikach samochodowych, zarówno benzynowych, jak i wysokoprężnych, odlewane są tłoki aluminiowe.

Opcja aluminiowa

Aluminium ma znacznie mniejszą wagę niż żeliwo, ale ponieważ jest bardziej miękkie, należy zwiększyć grubość ścianek tłoka, w wyniku czego ciężar tłoka staje się tylko o 30-40 procent lżejszy niż żeliwo.

Ponadto aluminium ma podwyższony współczynnik rozszerzalności temperaturowej, dlatego w korpus elementu należy wtopić stabilizujące ciepło płyty stalowe i wykonać zwiększone szczeliny.

Aluminium ma dość niski współczynnik tarcia (para: aluminium - żeliwo), co jest dobre dla pracy tłoków aluminiowych w silnikach z blok żeliwny cylindry lub wkładki żeliwne.

Na nowoczesne silniki marki niemieckie- Audi, Volkswagen, Mercedes nie żeliwne rękawy. Cylindry aluminiowe przetwarzane tam w szczególny sposób, dzięki czemu powierzchnia ścianek jest bardzo twarda i ma jeszcze większą odporność na zużycie niż przy montażu tulei żeliwnych.

Aby zmniejszyć tarcie w parze aluminium - aluminium, powierzchnia spódnicy jest prasowana. W ten sposób odrzucenie żeliwnych wkładek znacznie zmniejsza wagę bloku cylindrów.

W stopach krzemowo-aluminiowych, z których wykonane są tłoki głównej masy silników samochodowych, dodaje się miedź, nikiel i inne metale w celu poprawy wydajności.

Tłoki pojazdy produkcyjne są wytwarzane przez odlewanie, a produkty tłoczone na gorąco są stosowane w silnikach o dużej mocy. Poprawia to strukturę materiału - zwiększając wytrzymałość i odporność na zużycie. To prawda, że ​​nie da się zamontować stalowych płyt termostatycznych w wersji tłoczonej.

To chyba wszystko. Otrzymałeś niezbędną minimalną wiedzę na temat wyglądu tłoka, jego konstrukcji i warunków pracy.

Pozostaje podzielić się tymi informacjami ze znajomymi w sieciach społecznościowych, zaprosić ich na szklankę herbaty i w domowej, swobodnej atmosferze zaprosić ich do grona czytelników naszego bloga.

Ciekawe będzie również, abyś wiedział o i. Idź po to, kliknij link!

Do następnego razu, przyjaciele!

V mechanizm korbowy Tłok spełnia kilka funkcji, w tym postrzeganie ciśnienia gazu i przenoszenie sił na korbowód, uszczelnianie komory spalania i odprowadzanie z niej ciepła. Tłok jest najbardziej charakterystyczny detal silnik spalinowy, ponieważ to z jego pomocą realizowany jest proces termodynamiczny silnika.

Warunki, w jakich pracuje tłok, są ekstremalne i charakteryzują się: wysokie ciśnienie, temperatura i obciążenia bezwładnościowe. Dlatego tłoki w nowoczesnych silnikach są wykonane z lekkiego, trwałego i żaroodpornego materiału - stopu aluminium, rzadziej stali. Tłoki produkowane są na dwa sposoby – metodą wtrysku lub tłoczenia, tzw. kute tłoki.

Tłok to jednoczęściowy element konstrukcyjny, który umownie dzieli się na głowicę (w niektórych źródłach nazywa się to dnem) i spódnicę. Kształt i konstrukcja tłoka jest w dużej mierze zdeterminowana rodzajem silnika, kształtem komory spalania oraz zachodzącym w nim procesem spalania. Tłok silnika benzynowego ma płaską lub prawie płaską powierzchnię głowicy. Może być rowkowany dla pełnego otwarcia zaworów. Tłoki silników z wtryskiem bezpośrednim mają bardziej złożony kształt. W głowicy tłoka silnika wysokoprężnego uformowana jest komora spalania o specyficznym kształcie, który zapewnia dobre zawirowanie i poprawia formowanie mieszanki.

Poniżej głowicy tłoka wykonane są rowki do montażu pierścieni tłokowych. Spódnica tłokowa ma zwężający się lub zakrzywiony ( w kształcie beczki) Formularz. Taki kształt spódnicy kompensuje rozszerzalność termiczna tłok po podgrzaniu. Gdy silnik osiąga temperaturę roboczą, tłok przybiera kształt cylindryczny. Aby zmniejszyć straty tarcia, warstwa materiału przeciwciernego ( dwusiarczek molibdenu, grafit). Płaszcz tłoka posiada otwory z uszami ( ucha) do mocowania sworznia tłokowego.

Chłodzenie tłoka wykonywane od strony powierzchni wewnętrznej różne sposoby:

1. mgła olejowa w cylindrze;
2. rozpryskiwanie oleju przez otwór w korbowodzie;
3. rozpylanie oleju specjalną dyszą;
4. wtrysk oleju do specjalnego kanału pierścieniowego w obszarze pierścieni;
5. cyrkulacja oleju przez cewkę rurową w głowicy tłoka.

Pierścienie tłokowe tworzą szczelne połączenie między tłokiem a ściankami cylindra. Wykonane są ze zmodyfikowanego żeliwa. Pierścienie tłokowe są głównym źródłem tarcia w silniku spalinowym. Straty tarcia w pierścieniach sięgają do 25% wszystkich strat mechanicznych w silniku.

Liczba i rozmieszczenie pierścieni zależy od typu i przeznaczenia silnika. Najpopularniejszym schematem są dwa pierścienie dociskowe i jeden pierścień zgarniający olej. Pierścienie kompresyjne zapobiegają przedostawaniu się gazów z komory spalania do skrzyni korbowej silnika. Pierwszy pierścień dociskowy działa w większości trudne warunki... Dlatego na tłokach diesla i wielu wymuszonych silniki benzynowe w rowku pierścieniowym zamontowana jest wkładka stalowa, która zwiększa wytrzymałość i pozwala na wykonanie maksymalny stopień kompresja. Pierścienie zaciskowe mogą być trapezowe, beczkowate, stożkowe, niektóre są cięte (cięte).

Pierścień zgarniający olej usuwa nadmiar oleju z powierzchni cylindra i zapobiega przedostawaniu się oleju do komory spalania. Pierścień posiada wiele otworów drenażowych. Niektóre projekty pierścieni mają sprężynowy ekspander.

Połączenie tłoka z korbowodem odbywa się za pomocą sworznia tłokowego, który jest rurowy i wykonany ze stali. Istnieje kilka sposobów montażu sworznia tłokowego. Najpopularniejszy tzw. pływający palec, który ma możliwość obracania się w występach i głowicy tłoka korbowodu podczas pracy. Aby zapobiec wypadnięciu sworznia, jest on zabezpieczony pierścieniami ustalającymi. Zdecydowanie rzadziej stosuje się sztywne mocowanie końców czopa w tłoku lub sztywne mocowanie czopa w głowicy tłoka korbowodu.

Tłok, pierścienie tłokowe i sworzeń tłokowy noszą ugruntowaną nazwę grupy tłoków.