Pistonul motorului cu ardere internă: dispozitiv, scop, principiu de funcționare.

• asigură transferul forțelor mecanice la biela;
• este responsabil pentru etanșarea camerei de ardere a combustibilului;
• asigură îndepărtarea în timp util a excesului de căldură din camera de ardere

Lucrarea pistonului are loc în mod complex și în multe feluri condiții periculoase- cu crescut conditii de temperaturași sarcini crescute, prin urmare este deosebit de important ca pistoanele pentru motoare să se distingă prin eficiență, fiabilitate și rezistență la uzură. De aceea, pentru producerea lor se folosesc materiale ușoare, dar ultra-rezistente – aliaje de aluminiu sau oțel rezistente la căldură. Pistoanele sunt realizate prin două metode - turnare sau ștanțare.

Proiectarea pistonului

Pistonul motorului are suficient design simplu, care constă din următoarele părți:

Volkswagen AG

1. Cap piston motor cu ardere internă
2. Știftul pistonului
3. Inel de fixare
4. Șefu
5. Bielă
6. Insert din oțel
7. Inelul de compresie mai întâi
8. Inelul de compresie al doilea
9. Inel racletor de ulei

Caracteristicile de proiectare ale pistonului depind în cele mai multe cazuri de tipul de motor, de forma camerei sale de ardere și de tipul de combustibil utilizat.

Partea de jos

Fundul poate avea o formă diferită în funcție de funcțiile pe care le îndeplinește - plat, concav și convex. Fundul concav oferă mai mult munca eficienta camere de ardere, cu toate acestea, acest lucru contribuie la formarea mai mare a depunerilor în timpul arderii combustibilului. Forma inferioară convexă îmbunătățește performanța pistonului, dar în același timp reduce eficiența procesului de ardere amestec de combustibilîn celulă.

Inele de piston

Sub partea inferioară există caneluri speciale (caneluri) pentru instalarea segmentelor de piston. Distanța de la fund până la primul inel de compresie se numește curea de foc.

Inelele pistonului sunt responsabile pentru o conexiune sigură între cilindru și piston. Ele asigură etanșeitate fiabilă datorită unei potriviri strânse pe pereții cilindrului, care este însoțită de un proces de frecare stresant. Uleiul de motor este folosit pentru a reduce frecarea. Pentru fabricarea segmentelor de piston se folosește un aliaj de fontă.

Numărul de inele ale pistonului care pot fi instalate într-un piston depinde de tipul de motor utilizat și de scopul său. De multe ori sunt instalate sisteme cu un inel de răzuire a uleiului și două inele de compresie (primul și al doilea).

Inel racletor de ulei și inele de compresie

Inelul răzuitorului de ulei asigură eliminarea în timp util a excesului de ulei din pereții interiori ai cilindrului, iar inelele de compresie împiedică pătrunderea gazelor în carter.

Primul inel de compresie absoarbe majoritatea forțelor de inerție în timpul funcționării pistonului.

Pentru a reduce sarcinile în multe motoare, în canelura inelară este instalată o inserție de oțel, ceea ce crește rezistența și raportul de compresie al inelului. Inelele de compresie pot fi realizate sub formă de trapez, butoi, con, cu decupaj.

Inelul răzuitorului de ulei în cele mai multe cazuri este echipat cu multe găuri pentru drenarea uleiului, uneori cu un dilatator cu arc.

Știftul pistonului

Aceasta este o parte tubulară care este responsabilă pentru conectarea fiabilă a pistonului la biela. Fabricat din aliaj de oțel. La instalarea știftului pistonului în șanțuri, acesta este bine fixat cu inele de fixare speciale.

Pistonul, știftul și inelele formează împreună așa-numitul grup de pistoane motor.

Fustă

Partea de ghidare a dispozitivului cu piston, care poate fi realizată sub formă de con sau butoi. Fusta pistonului este echipată cu două șanțuri pentru conectarea la știftul pistonului.

Pentru a reduce pierderile prin frecare, pe suprafața fustei se aplică un strat subțire de agent antifricțiune (adesea se folosește grafit sau disulfură de molibden). Partea inferioară a fustei este echipată cu un inel pentru raclerea uleiului.

Un proces obligatoriu de funcționare a unui dispozitiv cu piston este răcirea acestuia, care poate fi efectuată prin următoarele metode:

• pulverizarea uleiului prin găurile din biela sau o duză;
• mișcarea uleiului de-a lungul bobinei din capul pistonului;
• furnizarea de ulei în zona inelelor prin canalul inelar;
• ceata de ulei

Piesa de etanșare

Partea de etanșare și coroana sunt conectate sub forma unui cap de piston. În această parte a dispozitivului, există inele cu piston - răzuitor de ulei și inele de compresie. Pasajele inelului au găuri mici prin care uleiul uzat intră în piston și apoi curge în carterul motorului.

Pistonul general al motorului combustie interna este una dintre părțile cele mai puternic încărcate, care este supusă unor puternice efecte dinamice și în același timp termice. Acest lucru impune cerințe sporite atât asupra materialelor utilizate la producerea pistoanelor, cât și asupra calității fabricării acestora.

Nu voi întinde introducerea, vă voi spune pe scurt despre ce va fi aceasta. post mare... Și deci vorbim despre tipurile de pistoane, benzină în patru timpi, motorină și în doi timpi, sarcina principală a tuturor celor luate în considerare tipuri de pistoane, pentru a controla expansiunea termică și a rezista la o anumită sarcină, mai jos vom afla cum se rezolvă acest lucru.

Pistoane pentru benzină în patru timpimotoare

Motoarele moderne pe benzină folosesc pistoane cu o fustă simetrică sau asimetrică.
cu grosime diferită a fundului și fustei pistonului.

Pistoane de expansiune controlate

Pistoane cu inserție inelară care controlează expansiunea termică.
Inserțiile sunt realizate din fontă gri. Scopul principal al acestui inel este de a reduce dilatarea termică a aliajului de aluminiu al pistonului, deoarece fonta are o expansiune relativ mică și o conductivitate termică scăzută, inserția limitează astfel metalul menținându-și forma. Producția de astfel de pistoane este mai costisitoare și, prin urmare, prețul produsului finit este mai mare. Principalul dezavantaj este imposibilitatea fabricării unui piston forjat, care este atât de necesar pentru motoarele cu turbo, o masă mare a pistonului. Acest tip de pistoane se întoarce mai mult în trecutul îndepărtat.

Pistoane termice auto

Pistoanele termice automate au o despărțire (tăiată) între centura inelară și fusta din canelura inelului răzuitorului de ulei, fusta este ținută în zona șefilor. Acest lucru face posibilă reducerea transferului de căldură din zona inelară a pistonului către fusta sa, obținându-se astfel o formă a fustei mai stabilă. O inserție de oțel în zona șefului controlează dilatarea termică și crește rezistența. Astfel de pistoane nu sunt capabile să reziste la sarcini enorme din cauza „tăierii”, se caracterizează prin zgomot redus în funcționare și aparțin unor tipuri mai moderne.

Pistoane Autothermatik

Aceștia acționează pe același principiu ca și o mașină
pistoane termice, dar nu au o tăietură în canelura racletei de ulei. Au și plăci de oțel în zona șefilor. Mai puternică datorită integrității centurii inelare și a fustei, rezistă mai bine la sarcinile laterale în comparație cu prima opțiune. Sunt utilizate atât la benzină, cât și parțial la motoarele diesel.

Sunt oarecum asemănătoare cu cele termice auto, dar în locul unei tăieturi în fustă au o inserție de oțel de-a lungul întregului diametru. Astfel, limitarea tranziției de temperatură de la centura inelară la fustă și controlul formei de-a lungul întregii circumferințe.

Acest tip de piston are un răcitor mare și o fustă îngustă, adesea în formă ovală. Pistonul este proiectat astfel încât, la expansiunea termică, să-și schimbe forma de la oval la rotund regulat.

Pe lângă acest tip de piston, există și o variantă cu o fustă conică spre vârful pistonului. are o porțiune mai largă a fustei în partea inferioară, care se conice spre centura inelară.

Pistoanele pentru motoarele cu puteri foarte mari (mai mult de 100 kW / l) pot fi echipate cu o conductă de răcire.

Cel mai mare potențial de reducere a masei pistonului la motoarele pe benzină în patru timpi constă în pistoanele EVOTEC®, în care, mai presus de toate, merită remarcat suportul trapezoidal al boșajelor, care permite amplasarea bolțului în special adânc, aproape de de jos, reducând întreaga lungime și masă a pistonului. În postare Am vorbit deja despre masa pistonului despre meritele acestei aranjamente a știftului. Această dispunere a pereților fustei face posibilă întărirea foarte bună a părții superioare a șanțurilor cu o grosime mică a deflectoarelor și facilitarea celei inferioare prin realizarea pistonului de o formă asimetrică. Fusta este destul de îngustă și are pereți despărțitori puternici la margini, trecând la șefi, acesta este și un mare plus. Această aranjare a pistonului rezistă foarte bine la sarcinile laterale, probabilitatea de deformare a mantalei este scăzută, în timp ce grosimea mantalei este mult mai mică decât la un piston convențional, ceea ce reduce și greutatea totală. Pe fondul avantajelor menționate mai sus, pistonul a devenit semnificativ mai subțire, ceea ce permite ca bos-urile să fie mai subțiri, deoarece sarcina inerțială pe pereții inferiori ai boșajelor a devenit mai mică.

Pistoane din aluminiu forjat

La motoarele cu sarcini specifice foarte mari - cum ar fi supraalimentarea sau injecția cu oxid de azot, utilizați pistoane forjate... Rezistența aliajului de aluminiu forjat este, fără îndoială, un avantaj. Ele rezistă la temperaturi mai ridicate și rezistă mai bine la detonare. Dintre neajunsuri, mai multe preț mare, imposibilitatea utilizării unor tehnologii, de exemplu, unele dintre cele descrise mai sus datorită proces tehnologic de fabricație.

Piston forjat pentru Formula 1

În următoarea postare vom vorbi despre pistoane pentru doi timpi și motoare diesel unde sarcinile și temperaturile sunt și mai mari.

Cred că orice șofer știe cel mai probabil cum arată un piston. Dar, de regulă, aici se termină cunoștințele despre partea principală a motorului. Prin urmare, umplem golul și vorbim despre scopul pistonului, al acestuia caracteristici de proiectareși materiale pentru fabricație.

Cum arată un piston? Detaliu complex. Acest lucru confirmă faptul că foarte puțini producători de automobile fabrică ei înșiși pistoane, încredințându-l producătorilor specializați.

Și, de asemenea, aceasta este principala verigă în procesul de conversie a energiei chimice a combustibilului în căldură și apoi în energie mecanică.

Pistonul, aș spune, este o piesă cilindrică frumoasă, efectuează mișcări alternative uluitoare în cilindru, preia temperaturi ridicate și modificări ale presiunii gazului, transformând totul în munca mecanica.

Adică, iată ce face pistonul:

• preia presiunea gazelor din camera de ardere și transferă această presiune în arbore cotit motor;
• asigură un proces dur de microexplozii în cilindru, izolând ermetic cavitatea pistonului de deasupra spațiului subpiston, împiedicând pătrunderea gazelor în crater și Ulei lubrifiantîn camera de ardere.

Cum arată un piston. Proiecta

Diagrama a fost pregătită pe baza materialelor Volkswagen AG

1. capul pistonului;
2. deget;
3. inel de fixare;
4. urechi;
5. capul bielei;
6. fusta; inserție de oțel;
7. inel de compresie trapezoidal;
8. inel de compresie conic cu tăietură;
9. inel de răzuitor de ulei cu expansor de primăvară

Pistonul este format dintr-un fund, o parte de etanșare cu inele de piston pentru a crea compresie și îndepărtarea uleiului și o parte de ghidare (fustă).

În partea de mijloc a pistonului (zona fustei) există șuruburi cu găuri pentru știft și inele.

Fund de lucru

Știți cum arată un piston și cum se numește această piesă? Această parte a piesei servește la primirea forței de la presiunea gazelor din camera de ardere și se numește de lucru de jos ... Forma sa depinde de geometria acestei camere și de amplasarea supapelor.

În cazul în care fundul este concav, forma camerei de ardere seamănă cu una sferică. Aceasta îi mărește suprafața, dar duce la o creștere a formării depozitelor de carbon, iar rezistența fundului concav este mai mică decât cea a unuia plat.

Fundul convex face ca camera de ardere să aibă o formă de fante, ceea ce duce la o deteriorare a procesului de învolburare a amestecului și de răcire a fundului în sine, deși formarea de carbon este redusă.

În plus, această formă a fundului reduce masa pistonului, menținând în același timp o rezistență suficientă.

Un fund plat in ceea ce priveste performantele sale este o optiune intermediara intre cele doua anterioare si este mai des folosit la motoarele cu carburator.

La motoarele diesel, varietatea formelor de fund este chiar mai mare, acestea variază în funcție de raportul de compresie, metoda de formare a amestecului, locația injectoarelor și mulți alți factori.

Sector de etanșare

Capul pistonului etanșează legătura mobilă dintre piston și cilindru prin intermediul unor segmente de piston, care sunt instalate în caneluri speciale. În canelurile superioare sunt introduse inele de compresie, iar în cea inferioară un inel de raclere a uleiului. Canalul inelului racletei de ulei are prin găuri, prin ele, excesul de ulei este drenat în cavitatea interioară a pistonului.

Fustă de ghidare, urechi

Secțiunea pistonului situată sub inelul răzuitorului de ulei se numește fusta pistonului, precum și portbagajul sau partea de ghidare.

Funcția sa este de a ține pistonul în direcția dorită și de a absorbi sarcinile laterale.

Pe partea interioară a fustei există urechi - șanțuri, găuri sunt găurite în ele pentru știftul pistonului. Și pentru a-l fixa, canelurile sunt canelate în găuri, pentru a bloca degetul cu inele de fixare.

Ce vor spune metalurgii

Deoarece piesa funcționează în condiții insuportabile, se impun cerințe destul de stricte asupra metalelor pentru fabricarea sa:

• pentru a reduce sarcinile inerțiale, materialul trebuie să aibă o greutate specifică mică, cu o rezistență suficientă;
• coeficient mic dilatarea termică;
• păstrarea proprietăților fizice (rezistență) la temperaturi ridicate;
• conductivitate termică și capacitate termică semnificativă;
• coeficientul minim de frecare atunci când este asociat cu materialul peretelui cilindrului;
• rezistență semnificativă la uzură;
• nicio fractură de oboseală a materialului sub influența sarcinilor;
• preț scăzut, disponibilitate generală și ușurința mecanicii și a altor tipuri de prelucrare în procesul de producție.

Este clar că metalul care îndeplinește pe deplin cerințele enumerate pur și simplu nu există. Prin urmare, pentru masă motoare auto pistoanele sunt fabricate în principal din două materiale - fontă și aliaje de aluminiu și, mai precis, din aliaje de silumin care conțin aluminiu și siliciu.

Opțiune fontă

Fonta are multe avantaje, este dură, tolerează bine temperaturile ridicate, se remarcă prin rezistență optimă la uzură și are un coeficient de frecare scăzut (o pereche fontă - fontă). Și coeficientul său de expansiune termică este mai mic decât cel al unui piston din aluminiu.

Există însă și dezavantaje: conductivitate termică scăzută, motiv pentru care temperatura inferioară a unui piston din fontă este mai mare decât cea a unui analog din aluminiu.

Dar principalul dezavantaj al fontei este densitatea sa semnificativă, ceea ce înseamnă greutate. Pentru a crește puterea și eficiența motorului, proiectanții măresc de obicei turațiile, dar pistoanele grele din fontă nu permit acest lucru din cauza încărcărilor inerțiale ridicate.

Prin urmare pentru mașini moderne motoarele mobile, atât pe benzină, cât și pe diesel, sunt pistoane din aluminiu turnat.

Opțiune din aluminiu

Aluminiul are o greutate semnificativ mai mică decât fonta, dar, din moment ce este mai moale, grosimea pereților pistonului trebuie mărită, ca urmare, greutatea pistonului devine cu doar 30-40% mai ușoară decât fonta.

În plus, aluminiul are un coeficient de dilatare crescut de temperatură, prin urmare, plăcile de oțel stabilizatoare termic trebuie topite în corpul piesei și se creează goluri.

Aluminiu are un coeficient de frecare destul de scăzut (pereche: aluminiu - fontă), ceea ce este bun pentru funcționarea pistoanelor din aluminiu la motoarele cu bloc din fontă cilindri sau căptușeli din fontă.

Pe motoarele moderne ale mărcilor germane - Audi, Volkswagen, Mercedes nr mâneci din fontă. Cilindri de aluminiu prelucrate acolo într-un mod special, astfel încât suprafața pereților să fie foarte dură și să aibă o rezistență la uzură chiar mai mare decât la instalarea manșoanelor din fontă.

Și pentru a reduce fricțiunea într-o pereche de aluminiu - aluminiu, suprafața fustei este călcată. Astfel, respingerea garniturilor din fontă reduce foarte mult greutatea blocului cilindrilor.

În aliajele de siliciu-aluminiu, din care sunt fabricate pistoanele masei principale a motoarelor auto, se adaugă cupru, nichel și alte metale pentru a îmbunătăți performanța.

Pistoane vehicule de producție sunt produse prin turnare, iar produsele ștanțate la cald sunt folosite pe motoarele de mare putere. Acest lucru îmbunătățește structura materialului - crește rezistența și rezistența la uzură. Adevărat, este imposibil să montați plăci termostatice din oțel în varianta ștanțată.

Probabil asta e tot. Ați primit cunoștințele minime necesare despre cum arată un piston, designul și condițiile de funcționare ale acestuia.

Rămâne să împărtășești aceste informații prietenilor din rețelele de socializare, să îi inviți la un pahar de ceai și, într-o casă, într-o atmosferă relaxată, să-i inviți să se alăture rândurilor cititorilor blogului nostru.

Și va fi, de asemenea, interesant să știți despre și. Mergeți pentru el, faceți clic pe link!

Până data viitoare, prieteni!

Design cu piston VAZ

Grupul de piston al motorului include - un piston, inele de pistonși un știft de piston. Designul general al grupului de pistoane a fost format încă din perioada apariției primelor motoare cu ardere internă. De atunci, niciunul dintre elementele grupului de pistoane nu și-a pierdut scopul funcțional.

Pistonul este cel mai mult element important orice motor cu ardere internă.

În această parte, sarcina principală cade la transformarea energiei gazelor în expansiune în energia de rotație a arborelui cotit. Proprietățile pe care trebuie să le posede un piston sunt greu de egalat și dificil de implementat din punct de vedere tehnic. Iată câteva dintre cerințele pe care trebuie să le îndeplinească această parte:

Temperatura din camera de ardere poate atinge mai mult de 2000 ° C, iar temperatura pistonului, fără riscul pierderii rezistenței materialului, nu trebuie să depășească 350 ° C;

După arderea amestecului de benzină-aer, presiunea din camera de ardere poate ajunge la 80 de atmosfere. Cu această presiune, forța exercitată asupra fundului va fi de peste 4 tone. Grosimea pereților și a capului pistonului trebuie să poată rezista la sarcini semnificative. Dar orice creștere a masei produsului duce la o creștere a sarcinilor dinamice pe elementele motorului, ceea ce la rândul său duce la o întărire a structurii și la o creștere a masei motorului;

Jocul dintre piston și suprafața cilindrului trebuie să asigure lubrifiere eficientăși capacitatea de a se deplasa cu pierderi minime prin frecare. Dar, în același timp, decalajul trebuie să ia în considerare expansiunea termică și să excludă posibilitatea blocării.

Producția ar trebui să fie în mod rezonabil ieftină și să îndeplinească condițiile pentru producția în serie.

Schițele pistonului s-au schimbat puțin de-a lungul celor peste cincizeci de ani de istorie a motorului cu ardere internă.

În proiectarea pistonului, se pot distinge mai multe zone, fiecare dintre ele având propriul său scop funcțional.

Fundul pistonului- suprafata orientata spre camera de ardere. Fundul, cu profilul său, definește suprafața inferioară a camerei de ardere.

Forma fundului depinde de forma camerei de ardere, de amplasarea supapelor, de particularitățile alimentării amestecului combustibil-aer către camera de ardere și de volumul camerei în sine.

marcarea cu piston

Pantalonii diferite modele utilizate pe motoarele VAZ sunt prezentate în figură. Pistoanele VAZ 21213 și VAZ 21230 diferă prin marcajele aplicate.

Marcajul este aplicat pe suprafața de lângă orificiul bolțului pistonului.

Pe pistonul VAZ 21213 există numere - "213", pe modelul VAZ 2123 - "23".

Modelele VAZ 21080, VAZ 21083, VAZ 21100 poartă marcajele corespunzătoare - „08”, „083”, „10”.

Pistonul 2108 are un diametru de 76mm, modelele 21083 si 2110 - 82mm.

Pistoanele VAZ 2112 și VAZ 21124 au marcajele corespunzătoare - "12" și "24" și diferă în funcție de adâncimea de eșantionare pentru supapă.

Modelele 21126 și 11194 diferă ca diametru.

Marcaj piston VAZ 2106, subgrup

Dacă depresiunile de pe partea inferioară măresc volumul camerei de ardere, atunci se folosesc deplasatoare pentru a reduce volumul. Deplasator numit volumul metalului, care se află deasupra planului fundului.

"Centura de căldură" (foc), este distanța de la fund la canelura primului inel al pistonului. Cu cât inelele pistonului sunt mai aproape de fund, cu atât este mai mare sarcina de căldură la care sunt supuse, cu atât resursa lor este mai redusă.

Zona de etanșare este o secțiune de caneluri situată pe suprafața cilindrică laterală a pistonului. Canelurile sunt proiectate pentru a se potrivi inelelor pistonului. Inelele pistonului asigură o etanșare mobilă. La toate modelele pentru motoarele VAZ, există două caneluri pentru inelele de compresie și o canelură pentru inelul de racire a uleiului.

Există găuri în canelura inelului racletei de ulei prin care uleiul în exces este scurs în cavitatea interioară a pistonului. Secțiunea de etanșare efectuează o altă foarte funcție importantă- prin segmentele de piston instalate, o parte semnificativă a căldurii este îndepărtată de la piston către cilindru. Dacă proiectarea produsului nu prevede o îndepărtare eficientă a căldurii de jos, aceasta va duce la epuizarea acestuia.

Conform calculelor, până la 60-70% din căldura generată este transferată prin inelele de compresie. Cu toate acestea, aceasta necesită o fixare strânsă a inelelor de piston pe cilindru și pe suprafețele canelurilor. Pentru a asigura operabilitatea, jocul final al primului inel de compresie din canelură ar trebui să fie de 0,045-0,070 mm.

Pentru cel de-al doilea inel de compresie, decalajul este de 0,035-0,060mm, pentru inelul de răzuire pentru ulei - 0,025-, 0050mm. Ar trebui să existe un joc radial de 0,2-0,3 mm între suprafața interioară a inelului și canelură.

Capul pistonului formează partea de jos și partea de etanșare.

Se numește distanța de la axa bolțului pistonului până la partea inferioară înălțimea de compresie a pistonului.

« Fustă„Se numește partea inferioară a pistonului. În această zonă există șanțuri cu găuri - locul în care este instalat știftul pistonului. Suprafața exterioară a fustei acționează ca o suprafață de susținere și ghidare. Fusta asigură alinierea poziției piesei la axa cilindrului blocului.

În plus, suprafața laterală a fustei participă la transmiterea forțelor transversale rezultate către cilindru. Pe suprafața fustei (sau pe întregul produs) se poate aplica acoperiri de protecțieîmbunătățirea rodajului și reducerea frecării.

Acoperirea cu un strat de tablă permite netezirea inexactităților profilului și prevenirea acoperirii aluminiului pe suprafața cilindrului. Pot fi utilizate acoperiri pe bază de grafit și disulfură de molibden. O altă modalitate de a reduce pierderile prin frecare este de a aplica caneluri speciale pe fustă. Adâncimea canelurii este de 0,01-0,015 mm. Când conduceți, canelurile nu numai că captează uleiul, ci creează și o forță hidrodinamică care împiedică contactul cu pereții cilindrului.

Unul dintre factorii care determină geometria pistonului este necesitatea de a reduce forțele de frecare. Acest lucru necesită asigurarea unei anumite grosimi a stratului de ulei în spațiul dintre piston și pereții cilindrului. în plus mic decalaj va atrage după sine o creștere a forțelor de frecare și, în consecință, o creștere a încălzirii pieselor și a uzurii lor accelerate și, eventual, a blocării.

Un decalaj prea mare va crește zgomotul motorului, va duce la o creștere a sarcinilor dinamice pe piesele de împerechere și va contribui la uzura accelerată a acestora. Prin urmare, dimensiunea jocului este selectată în conformitate cu recomandările pentru un anumit tip de motor.

În istoria utilizării desenelor cu pistoane pentru motoarele VAZ, sunt vizibile etapele influenței mai multor școli europene de design. La primele modele de motoare VAZ, este utilizat designul „italian”. Pistoanele sunt caracterizate de o înălțime mare de compresie, o suprafață largă de susținere a fustei. Suprafața produsului este acoperită cu un strat de tablă. Companiile germane participă la dezvoltarea proiectelor ulterioare.

Înălțimea de compresie a pistoanelor este redusă. Pe fustă se folosește un microprofil - un profil special al canelurilor pentru a menține lubrifiantul în zona de frecare. Pistoanele modelelor VAZ 21126 și VAZ 11194 primesc un profil în formă de T și sunt proiectate pentru instalarea inelelor de pistoane „subțiri”. Deci, comparând în exterior modelele de la 2101 la 21126, vă puteți face o idee tendinte generaleîmbunătățirea proiectării pe baza noilor dezvoltări științifice.

În timpul funcționării, diferite părți ale pistonului sunt încălzite neuniform, prin urmare, dilatarea termică va fi mai mare acolo unde temperatura este mai mare și volumul metalului este mai mare.

În acest sens, la nivelul de jos, dimensiunea este mai mică decât diametrul din partea din mijloc. Astfel, in sectiunea longitudinala, profilul va fi conic. Partea inferioară a fustei poate avea și un diametru mai mic. Aceasta permite, la deplasarea in jos, in spatiul dintre manta si cilindru, sa se creeze o pana de ulei, care imbunatateste centrarea in cilindru.

Pentru a compensa deformările termice, în secțiune transversală pistonul este realizat sub forma unui oval. Acest lucru se datorează faptului că o cantitate semnificativă de metal este concentrată în zona șefurilor de sub știftul pistonului. La încălzire, în planul bolțului pistonului, expansiunea se va realiza într-o măsură mai mare. Forma ovală și a cilindrului piesei în stare rece vă permite să aveți un piston care se apropie de o formă cilindrică atunci când motorul funcționează.

Această formă a produsului face dificilă controlul diametrului acestuia. Diametrul real poate fi determinat doar prin măsurarea acestuia într-un plan perpendicular pe axa orificiului știftului pistonului la o anumită distanță de fund.

În același timp, această distanță va diferi pentru diferite modele. Încărcările termice reprezintă o altă problemă. Pistoanele sunt fabricate dintr-un aliaj siliciu de aluminiu, iar fonta este utilizată pentru blocul de cilindri. Aceste materiale au o conductivitate termică diferită și un coeficient diferit de dilatare termică. Acest lucru duce la faptul că la începutul funcționării motorului, pistonul se încălzește și crește în diametru mai repede decât crește diametrul interior cilindru.

Cu jocuri deja mici, acest lucru poate duce la o uzură crescută a cilindrilor și, în cel mai rău caz, la confiscarea pistonului. Pentru a rezolva această problemă, în timpul turnării pistonului, sunt introduse elemente speciale din oțel sau fontă în corpul piesei de prelucrat, care împiedică o schimbare bruscă a diametrului. Pentru a reduce dilatarea termică și disiparea căldurii, pe unele tipuri de motor, sistemele de alimentare cu ulei sunt utilizate în cavitatea internă a pistonului.

Știftul pistonului pivotează pistonul către biela superioară. În timpul funcționării motorului, forțele variabile semnificative sunt exercitate asupra știftului pistonului.

Știfturile și găurile trebuie să se asocieze cu un joc minim pentru a asigura lubrifierea. La motoarele VAZ, sunt utilizate două tipuri de articulații piston-pin-biele. Pe pistoanele modelelor 2101, 21011, 2105, 2108, 21083 - știftul este instalat în capul superior al bielei pe o potrivire strânsă, cu excepția rotației sale. Gaura din piston pentru știftul pistonului este realizată cu un joc, permițând rotația liberă.

Mai târziu, această schemă a fost abandonată și a trecut la o schemă cu un deget „plutitor”. Pe pistoanele modelelor 21213, 2110, 2112, 21124, 21126, 11194, 21128 - știftul este instalat cu un joc minim atât în ​​capul bielei, cât și în orificiile pistonului. Pentru a preveni deplasarea axială a știftului, cercurile sunt instalate în piston, în găurile pentru știftul pistonului. În timpul funcționării, degetul are capacitatea de a se roti, oferind uzura uniformă suprafete.

Pentru a asigura o lubrifiere fiabilă a degetelor, în boșuri sunt prevăzute găuri speciale.

Pe baza rezultatelor măsurării efective a găurii știftului pistonului, pistoanelor li se atribuie una dintre cele trei categorii (prima, a doua, a treia). Diferența de dimensiune pentru categorii este de 0,004 mm. Numărul categoriei este ștampilat în partea de jos. Pentru a asigura jocul necesar, știfturile pistonului sunt împărțite în trei clase în funcție de diametrul exterior.

Diferența de dimensiune este de 0,004 mm. Clasa este marcată cu vopsea pe fața finală a degetului: culoarea albastra- clasa întâi, verde - a doua, roșu - clasa a treia. La asamblare, pistonul de prima categorie trebuie să fie prevăzut cu un știft de primă clasă etc.

Caracteristica muncii mecanism bielă, este că înainte de a ajunge la punctul mort superior, pistonul este apăsat pe o parte a cilindrului, iar după ce trece PMS - pe cealaltă parte a cilindrului.

Când te apropii de vârf punct mort, se acţionează asupra pistonului capacitate maximă, prin urmare, forța de presiune asupra degetului crește. Forțele de frecare crescânde împiedică pistonul să se rotească pe bolț. În astfel de condiții, rotația poate avea loc brusc, cu o lovitură pe peretele cilindrului.

Pentru a reduce sarcinile dinamice și zgomotul, se utilizează pistoane cu alezaj offset pentru știftul pistonului. Axa găurii este deplasată în plan orizontal de axa pistonului. Într-un motor în funcțiune, rezultă un cuplu care facilitează depășirea forțelor de frecare. Astfel de soluție constructivă vă permite să obțineți netezime la schimbarea punctelor de contact ale pistonului cu cilindrul.

O etichetă trebuie aplicată acestor produse pentru orientarea corectă la instalarea acesteia. Cu toate acestea, cu cât cilindrii și fusta sunt mai uzate, cu atât mai mult se va manifesta ciocănirea în cilindru.

Există pistoane în care se aplică nu numai o deplasare orizontală a axei bolțului, ci și una verticală. Această deplasare duce la o scădere a înălțimii de compresie.

Pistoanele, cu o deplasare suplimentară a axei găurii de sub deget în sus, sunt utilizate pentru reglarea motorului. Ca caracteristică principală pentru astfel de pistoane, este utilizată cantitatea de deplasare, indicând cât de mult este deplasat centrul găurii pentru știft în comparație cu produsul standard.

Pe piața de vânzare, pistonul este reprezentat de un număr semnificativ de producători interni și străini. Indiferent de producător, acestea trebuie să îndeplinească cerințele calculate pentru model specific motor. Pistoanele incluse în kit nu trebuie să difere în masă cu mai mult de ± 2,5 grame. Acest lucru va reduce vibrațiile atunci când motorul funcționează. Pentru rețeaua de vânzare cu amănuntul, pistoanele din aceeași grupă de greutate sunt selectate în kituri. Dacă este necesar, pistonul poate fi reglat în funcție de greutate.

Distanța dintre cilindru și suprafața pistonului trebuie să corespundă valorii stabilite pentru modelul de motor dat.

Pistoanele de dimensiuni nominale sunt clasificate în una din cele cinci clase în funcție de diametrul lor. Diferența dintre note este de 0,01 mm.

Clasele sunt marcate în partea de jos cu litere - (A, B, C, D, E).

Pistoanele din clasele A, C, E sunt furnizate ca piese de schimb. Aceste dimensiuni sunt suficiente pentru a efectua selecția pieselor pentru orice bloc de cilindri și pentru a oferi jocul necesar.

Pistoane VAZ 11194 și VAZ 21126 au doar trei clase (A, B, C) cu un pas dimensional de 0,01 mm. În plus față de dimensiunile nominale, pistoanele sunt fabricate în 2 dimensiuni de reparații, cu un diametru exterior crescut de 0,4 și 0,8 mm.

Pentru recunoaștere, pe fundul produselor de reparații se pun marcaje: simbolul „triunghi” corespunde primei dimensiuni de reparații (cu o creștere a diametrului exterior cu 0,4 mm), simbolul „pătrat” - o creștere a diametrului cu 0,8 mm Până în 1986, dimensiunile de reparații erau diferite de cele moderne.

Deci, pentru motorul 2101 au existat trei dimensiuni de reparații: 0,2 mm., 0,4 mm., 0,6 mm; pentru motorul 21011 două dimensiuni: 0,4 mm. și 0,7 mm.

Aliajele de aluminiu sunt folosite ca material pentru fabricarea pistoanelor. Utilizarea siliciului în aliaj a făcut posibilă reducerea coeficientului de dilatare termică și creșterea rezistenței la uzură.

Aliajele în care conținutul de siliciu poate ajunge la 13% se numesc eutectice. Aliajele cu un conținut mai ridicat de siliciu sunt denumite aliaje hipereutectice. O creștere a procentului de conținut de siliciu îmbunătățește caracteristicile de conductivitate termică, dar duce la faptul că în timpul răcirii în aliaj, siliciul este precipitat sub formă de granule cu dimensiunea de 0,5-1,0 mm.

Acest lucru duce la deteriorarea turnătorilor și proprietăți mecanice... Pentru îmbunătățirea proprietăților fizice și mecanice, aditivi de aliere de cupru, mangan, nichel, crom sunt introduși în aliaje.

Există două modalități principale de a obține un piston gol. Turnarea la răcire, o matriță specială, este metoda mai frecventă. Un alt mod este ștanțarea la cald (forjare). După etape prelucrare mecanică, produsul este supus unui tratament termic pentru a crește duritatea, rezistența și rezistența la uzură, precum și pentru a elimina tensiunile reziduale din metal.

Structura metalului forjat îmbunătățește caracteristicile de rezistență ale produsului. Dar acolo este dezavantaje semnificative produse forjate de design clasic (cu o fustă înaltă) - se dovedesc a fi mai grele. În plus, în piesele forjate, nu este posibilă utilizarea inelelor sau plăcilor de compensare a temperaturii. Volumul crescut de metal duce la o distorsiune termică crescută și la necesitatea de a crește distanța dintre piston și cilindru.

Și drept consecință - zgomot crescut, uzura cilindrului, consumul de ulei. Utilizarea pistoanelor forjate este justificată în cazurile în care de cele mai multe ori motorul mașinii este funcționat în condiții extreme.

În proiectarea modernă a pistonului, se observă următoarele tendințe: reducerea greutății, utilizarea inelelor de piston „subțiri”, reducerea înălțimii de compresie, utilizarea știfturilor scurte ale pistonului, utilizarea acoperirilor de protecție.

Toate acestea și-au găsit aplicația în proiectarea pistoanelor în formă de T. Denumirea structurii se datorează similarității profilului piesei cu litera „T”. La aceste produse, fusta este redusă atât în ​​înălțime, cât și în zona părții de ghidare. Un aliaj hipereutectic cu un conținut ridicat de siliciu este utilizat ca material pentru fabricarea unor astfel de pistoane. Pistoanele în formă de T sunt aproape întotdeauna formate la cald.

Decizia dezvoltatorilor de a utiliza un anumit design de piston este întotdeauna precedată de un calcul și o analiză aprofundată a comportamentului tuturor unităților din grupul bielă-piston.

Detalii motoare moderne proiectat la limita capacităților de proiectare și materiale. În astfel de calcule, se acordă preferință structurilor cu cost minim furnizarea unei resurse aprobate și nu mai mult. Prin urmare, orice abatere de la moduri normale funcționarea motorului duce la reducerea resurselor anumitor piese și ansambluri.

Întrebare răspuns

Pentru ce sunt canelurile de pe pistoanele vazelor?

Acestea sunt adâncituri ale supapelor. Pentru a nu îndoi supapa când se sparge.

Pistonul ocupă loc centralîn procesul de conversie a energiei combustibile în termică și mecanică. Să vorbim despre pistoanele motorului, ce sunt și cum funcționează.

Ce este?

V motoare pe benzină pistoanele cu fund plat sunt utilizate datorită ușurinței de fabricare și a încălzirii mai mici în timpul funcționării. Deși pe unele mașini moderne sunt făcute adâncituri speciale pentru supape. Acest lucru este necesar pentru ca atunci când cureaua de distribuție se rupe, pistoanele și supapele să nu se întâlnească și să nu implice reparații serioase. Fundul pistonului unui motor diesel este realizat cu o adâncitură, care depinde de gradul de formare a amestecului și de amplasarea supapelor și a injectoarelor. Cu această formă a fundului, aerul este mai bine amestecat cu combustibilul care intră în cilindru.

Pistonul este expus la temperaturi și presiuni ridicate. Se mișcă cu de mare vitezăîn interiorul cilindrului. Prin urmare, au fost inițial turnate din fontă pentru motoarele de automobile. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, au început să folosească aluminiu, deoarece a oferit următoarele avantaje: viteză și putere crescute, sarcini mai mici pe piese, transfer mai bun de căldură.

Printre altele, reducerea dimensiunilor verticale ale pistonului cu un bloc cilindru constant face posibilă prelungirea bielelor. Acest lucru va reduce sarcinile laterale din perechea piston-cilindru, ceea ce va avea un efect pozitiv asupra consumului de combustibil și a resursei motorului.Sau, fără a schimba bielele și arborele cotit, puteți scurta blocul cilindrilor.Astfel vom ușura motorul. .

Care sunt cerințele?

• Pistonul, deplasându-se în cilindru, permite gazelor comprimate, produsul combustiei, să se extindă și să efectueze lucrări mecanice. Prin urmare, trebuie să fie rezistent la temperatura ridicata, presiunea gazului și etanșează în mod fiabil alezajul cilindrului.
• Acesta trebuie să îndeplinească cerințele perechii de frecare în cel mai bun mod posibil pentru a minimiza pierderile mecanice și, ca urmare, uzura.
• Când se confruntă cu solicitări din camera de ardere și reacția din bielă, aceasta trebuie să reziste la solicitări mecanice.
• Când efectuați o mișcare alternativă la viteză mare, ar trebui să se încarce cât mai puțin posibil mecanism cu manivela forțe de inerție.

Scop principal

Să repetăm ​​încă o dată faptul binecunoscut că fluxul de căldură este direcționat de la corpuri mai încălzite către cele mai puțin încălzite.

Asa de, prima cale care asigură cel mai mare debit, Sunt inele cu piston. Mai mult, primul inel joacă rolul principal, deoarece este situat mai aproape de partea de jos. Aceasta este calea cea mai scurtă către lichidul de răcire prin peretele cilindrului. Inelele sunt apăsate simultan pe canelurile pistonului și pe peretele cilindrului. Acestea asigură mai mult de 50% din fluxul de căldură.

A doua cale este mai puțin evidentă. Al doilea lichid de răcire din motor este uleiul. Având acces la cele mai fierbinți părți ale motorului, ceața de ulei transportă și transferă în rezervor o parte semnificativă a căldurii din cele mai fierbinți puncte. În cazul utilizării duzelor de ulei care direcționează jetul către suprafața interioară a coroanei pistonului, ponderea uleiului în schimbul de căldură poate ajunge la 30 - 40%. Este clar că atunci când încărcăm uleiul cu funcția de purtător de căldură, trebuie să avem grijă să-l răcim. În caz contrar, uleiul supraîncălzit își poate pierde proprietățile. De asemenea, cu cât temperatura uleiului este mai mare, cu atât poate transfera mai puțină căldură.

A treia cale. O parte din căldură este luată pentru încălzire de către proaspătă amestec aer-combustibil intrând în cilindru. Cantitatea de amestec proaspăt și cantitatea de căldură pe care o va lua depinde de modul de funcționare și de gradul de deschidere a clapetei de accelerație. De menționat că căldura obținută în timpul arderii este, de asemenea, proporțională cu sarcina. Prin urmare, această cale de răcire este impulsivă; Este rapid și foarte eficient datorită faptului că căldura este preluată din partea din care este încălzit pistonul.

Datorită importanței sale mai mari, trebuie acordată o atenție deosebită transferului de căldură prin segmentele pistonului. Este clar că dacă blocăm această cale, atunci este puțin probabil ca motorul să reziste la orice operare forțată prelungită. Temperatura va crește, materialul pistonului va „pluti” și motorul se va prăbuși.

Imaginea este mai teribilă dacă inelul nu are un contact strâns cu canelura. În acele locuri în care gazele au capacitatea de a curge pe lângă inel prin canelură, secțiunea pistonului este lipsită de posibilitatea de a se răci. Ca urmare - arderea și ciobirea piesei adiacente scurgerii.

De câte inele ai nevoie pentru un piston? Mecanic vorbind, cu cât sunt mai puține inele, cu atât mai bine. Cu cât sunt mai înguste, cu atât sunt mai puține pierderi în grupul de pistoane. Odată cu scăderea numărului și înălțimii acestora, condițiile de răcire a pistonului se înrăutățesc, crescând rezistența termică a peretelui inferior - inel - cilindr. Prin urmare, alegerea designului este întotdeauna un compromis.