Piese componente ale pistonului. Ce este un piston motor de mașină

Pistonul ia loc centralîn procesul de transformare a energiei chimice a combustibilului în termică şi mecanică. Hai sa vorbim despre pistoanele motorului combustie interna ce este și scopul principal în lucrare.

CE ESTE PISTONUL MOTORULUI?

Piston motor este o parte cilindrică care se întoarce în interiorul cilindrului și servește la transformarea unei modificări a presiunii gazului, vaporilor sau lichidului în munca mecanica, sau invers - mișcare alternativă în schimbarea presiunii. Initial pistoane pt motoare auto arderea internă a fost turnată din fontă. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, au început să folosească aluminiu, deoarece a oferit următoarele avantaje: viteză și putere crescute, sarcini mai mici pe piese, transfer de căldură mai bun.

De atunci, puterea motoarelor a crescut de multe ori, temperatura și presiunea în cilindrii motoarelor moderne de automobile (în special motoare diesel) au devenit astfel încât aluminiul și-a atins puterea maximă... Prin urmare, în anul trecut astfel de motoare sunt echipate cu pistoane de oțel, care rezistă cu încredere la sarcini crescute. Sunt mai ușoare decât cele din aluminiu datorită pereților lor mai subțiri și a înălțimii de compresie mai mici, adică. distanța de la partea de jos până la axa știftului de aluminiu. Și pistoanele din oțel nu sunt turnate, ci prefabricate.
Printre altele, reducerea dimensiunilor verticale ale pistonului cu un bloc cilindric 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 resurselor motorului. Sau, fără a schimba bielele și arborele cotit, puteți scurta blocul cilindrilor și astfel ușurați motorul

Pistonul îndeplinește o serie de funcții importante:

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

Lucrul pistonului are loc în mod complex și în multe feluri condiții periculoase- cu crescut conditii de temperaturași sarcini crescute, de aceea 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 super-rezistente - aliaje de aluminiu sau oțel rezistente la căldură. Pistoanele sunt realizate prin două metode - turnare sau ștanțare.

Condițiile extreme dictează materialul pistonului

Pistonul este acționat condiții extreme, ale căror caracteristici sunt ridicate: presiunea, sarcinile inerțiale și temperaturile. De aceea, principalele cerințe pentru materialele pentru fabricarea sa includ:

• rezistență mecanică ridicată;
• conductivitate termică bună;
• densitate scazuta;
• coeficient nesemnificativ de dilatare liniară, proprietăți antifricțiune;
• rezistență bună la coroziune.

Parametrii necesari corespund aliajelor speciale de aluminiu caracterizate prin rezistență, rezistență la căldură și ușurință. Mai rar, fontele cenușii și aliajele de oțel sunt folosite la fabricarea pistoanelor.
Pistoanele pot fi:

• distribuție;
• falsificat.

în primul exemplu de realizare, acestea sunt realizate prin turnare prin injecţie. Cele forjate sunt realizate prin ștanțare dintr-un aliaj de aluminiu cu un mic adaos de siliciu (în medie, aproximativ 15%), ceea ce le crește semnificativ rezistența și reduce gradul de expansiune a pistonului în domeniul de temperatură de funcționare.

Proiectarea pistonului

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

1. Cap piston ICE
2. Bolt de piston
3. Inel de fixare
4. Șeful
5. Biela
6. Inserție din oțel
7. Inelul de compresie mai întâi
8. Inel de compresie secund
9. Inel pentru răzuitor de ulei

Caracteristicile de proiectare ale pistonului depind în majoritatea cazurilor de tipul motorului, de forma camerei de ardere și de tipul de combustibil utilizat.

Partea de jos

Fundul poate avea diferite forme în funcție de funcțiile pe care le îndeplinește - plat, concav și convex. Fundul concav oferă mai mult munca eficienta camerele de ardere, cu toate acestea, acest lucru contribuie la formarea mai mare a depozitelor 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 inelelor pistonului. Distanța de la partea de jos până la primul inel de compresie se numește centură de foc.

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

Numărul de segmente de piston care pot fi instalate într-un piston depinde de tipul de motor folosit și de scopul acestuia. Sunt adesea instalate sisteme cu un inel racletor de ulei și două inele de compresie (primul și al doilea).

TIPURI DE PISTONE

În motoarele cu ardere internă se folosesc două tipuri de pistoane, care diferă în aranjament constructiv- integral și compus.

Piesele solide sunt realizate prin turnare urmată de prelucrare... În procesul de turnare, un semifabricat este creat din metal, căruia i se dă forma generală a piesei. În plus, pe mașinile de prelucrare a metalelor din piesa rezultată, suprafețele de lucru sunt prelucrate, sunt tăiate caneluri pentru inele, se fac găuri și caneluri tehnologice.

V elemente constitutive capul și fusta sunt separate și sunt asamblate într-o singură structură în timpul procesului de instalare pe motor. Mai mult, asamblarea într-o singură bucată se realizează atunci când pistonul este conectat la biela. Pentru aceasta, pe lângă găurile pentru știfturile pistonului din fustă, există niște urechi speciale pe cap.

Avantajul pistoanelor compozite este posibilitatea de a combina materialele de fabricație, care crește performanţă Detalii.

Îndepărtarea excesului de căldură din piston

Pe lângă solicitările mecanice semnificative, pistonul este afectat negativ și de temperaturi extrem de ridicate. Căldura este îndepărtată din grupul de piston:

• sistem de răcire de pe pereții cilindrului;
• cavitatea interioară a pistonului, apoi - știftul pistonului și biela, precum și uleiul care circulă în sistemul de lubrifiere;
• amestecul aer-combustibil parțial rece alimentat la cilindri.

De pe suprafața interioară a pistonului, răcirea acestuia se realizează folosind:

Inel racletor de ulei si inele de compresie

Inelul racletor de ulei asigura eliminarea in timp util a excesului de ulei de pe peretii interiori ai cilindrului, iar inelele de compresie impiedica gazele sa intre in carter.

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

Pentru a reduce sarcinile în multe motoare, o canelură din oțel este instalată în canelura inelară, 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 de arc.

Bolt de piston

Aceasta este o parte tubulară care este responsabilă pentru conectarea fiabilă a pistonului la biela. Fabricat din aliaj de oțel. Când se instalează bolțul pistonului în boșe, acesta este fixat strâns cu inele speciale de reținere.

Pistonul, știftul și inelele formează împreună așa-numitul grup piston al motorului.

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 mantalei se aplică un strat subțire de agent antifricțiune (se folosește adesea 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 tija de legătură sau o duză;
• mișcarea uleiului de-a lungul bobinei din capul pistonului;
• furnizarea de ulei în zona inelelor prin canalul inelar;
• ceata de ulei

Partea de etanșare

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

În general, pistonul unui motor cu ardere internă este una dintre părțile cele mai puternic încărcate, care este supusă unor puternice efecte dinamice și, în același timp, termice. Aceasta impune cerințe sporite atât asupra materialelor utilizate la producerea pistoanelor, cât și asupra calității fabricării acestora.

Pistonul este unul dintre cele mai importante elemente în transformarea energiei chimice a combustibilului în energie termică și apoi în energie mecanică, atât la propriu, cât și la figurat. Caracteristicile motorului depinde în mare măsură de cât de bine își îndeplinește pistonul sarcinile. Acest lucru determină eficiența și, mai important, fiabilitatea motorului. Sens special acest parametru acceptă când vine vorba de modificări auto în saloanele de tuning, sau aplicații sportive. Constructorii se ciocnesc mereu cu problema folosirii pistoanelor speciale când puterea crește. Pistonul poate fi considerat una dintre cele mai complexe părți ale motorului datorită numeroaselor sale funcții și proprietăților destul de contradictorii. Este înăuntru cel mai înalt grad confirmă faptul că foarte puțini producători de automobile produc pistoane pentru motoarele lor folosindu-se doar de propria lor putere.

În cele mai multe cazuri, aceștia apelează la serviciile unor firme specializate. Există o mulțime de mistere și presupuneri despre pistoane, care sunt create de o varietate de dimensiuni și forme ale acestei piese. În secțiunea corespunzătoare a site-ului nostru, puteți găsi articolul. Este dificil din punct de vedere tehnic, aproape imposibil să produci un piston în condiții standard de inginerie mecanică în companiile de tuning, așa că majoritatea companiilor refuză să se ocupe de această afacere. În plus, producerea unor astfel de piese complexe una câte una poate fi greoaie din punct de vedere financiar. Intuitiv, tunerii înțeleg că motoarele mai bune trebuie să aibă pistoane mai bune.

Dispozitiv cu piston

Să aruncăm o privire mai atentă la ce cerințe sunt de obicei impuse pistoanelor și cum funcționează în general.

• Pistonul, în primul rând, se mișcă în cilindru, ceea ce permite efectuarea lucrărilor mecanice prin extinderea produselor de ardere a combustibilului, adică gaze comprimate.

Din aceasta putem concluziona că trebuie să reziste presiunii gazelor, să aibă rezistență la căldură și să etanșeze alezajul cilindrului.

• În al doilea rând, pistonul trebuie să îndeplinească cerințele perechii de frecare pentru a minimiza pierderile mecanice și uzura.
• În al treilea rând, trebuie să reziste la reacția bielei și impact mecanic din partea laterală a camerei de ardere.
• În al patrulea rând, pistonul ar trebui să încarce mecanismul cu tijă curbată cu forțe de inerție la un nivel minim, funcționând cu de mare viteză mișcări înainte și înapoi.

Se pare că toate problemele asociate cu această parte semnificativă a motorului pot fi împărțite în două categorii:

1. aceasta procese mecanice
2. Procese termice, iar primul este mult mai extins decât al doilea. Categoriile au o relație destul de strânsă. Să aruncăm o privire mai atentă la primul.

După cum știți, combustibilul arde într-un spațiu fără piston și, în același timp, generează o cantitate foarte mare de căldură la fiecare ciclu al motorului. Temperatura gazelor deja arse este în medie de 2000 de grade. O parte din energie va fi transferată către părțile mobile ale motorului, iar restul va încălzi motorul. Energia care rămâne în final va zbura în țeavă împreună cu gazele procesate. Conform legilor fizicii, două corpuri pot transfera căldură unul altuia până când temperaturile lor sunt complet egale. În consecință, dacă pistonul nu este răcit periodic, după un timp se va topi pur și simplu. Acesta este un moment foarte semnificativ pentru înțelegerea principiilor de funcționare a întregului grup de pistoane.

Acest lucru este deosebit de important atunci când motorul este alimentat. Odată cu creșterea puterii motorului, cantitatea de căldură generată în camera de ardere crește automat într-o unitate de timp. Desigur, vedem foarte rar pistoanele topite, cu toate acestea, în oricare dintre problemele lor, temperatura este întotdeauna menționată, la fel cum viteza este prezentă în orice accident rutier. Desigur, vina este a șoferului, dar nimeni nu ar fi rănit dacă mașina ar fi stat pe loc. Adevărul este că temperaturi mari degradează caracteristicile tuturor materialelor. O sarcină de 100 de grade va provoca deformare elastică, o sarcină de 300 de grade deformează produsul complet și îl deformează la 450 de grade. Din acest motiv, este necesar fie să folosiți materiale care să reziste la sarcini serioase de la temperaturi ridicate, fie să luați măsuri pentru a preveni creșterea temperaturii pistonului. De obicei, ambele sunt făcute. Cu toate acestea, designul pistonului trebuie să fie astfel încât să existe o anumită cantitate de metal în locurile necesare, care să poată rezista distrugerii.

Cursul de fizică generală confirmă faptul că fluxul de căldură este direcționat către corpuri mai puțin încălzite de la cele mai încălzite. Astfel, avem ocazia să vedem cum sunt distribuite temperaturile peste piston în timpul funcționării acestuia și să stabilim momentele semnificative de proiectare care îi afectează temperatura, cu alte cuvinte, să înțelegem cum are loc răcirea. Știm că majoritatea pieselor sunt încălzite corpul de lucru, adică gazele din camera de ardere. Este destul de clar că în cele din urmă căldura va fi transferată în aerul care înconjoară mașina - cel mai rece, dar în anumite circumstanțe, infinit de căldură absorbant. Prin spălarea carcasei motorului și a radiatorului, aerul răcește blocul cilindrilor, lichidul de răcire și carcasa capului. Trebuie doar să găsim un pod peste care pistonul emite căldura antigelului și blocului... Există patru moduri pentru aceasta. În ceea ce privește contribuția lor, acestea sunt complet diferite, totuși, este necesar să le menționăm pe fiecare dintre ele, deoarece au o importanță mai mică sau mai mare în funcție de designul motorului.

Prima cale

aceasta inele de piston, asigură cel mai mare debit. Deoarece primul inel este situat mai aproape de partea de jos, acest inel joacă rolul principal. Aceasta este calea cea mai scurtă către lichidul de răcire prin peretele cilindrului. În același timp, inelele sunt presate pe pereții cilindrului și pe canelurile pistonului. Ele furnizează mai mult de jumătate din fluxul total de căldură.

A doua cale

Nu este atât de evident, dar este dificil să-l subestimezi. Al doilea lichid folosit pentru răcirea motorului este uleiul. În ciuda circulației sale slabe și a volumului relativ mic, ceața de ulei are acces la cele mai fierbinți părți ale motorului. Îndepărtează o parte semnificativă a căldurii din cele mai fierbinți locuri și o dă în tigaia de ulei. În această secțiune a site-ului nostru puteți găsi un articol despre. Când se utilizează duze de ulei, care direcționează jetul către suprafața interioară a coroanei pistonului, ponderea uleiului în schimbul de căldură ajunge adesea la 30 - 40 la sută. Desigur, dacă încărcăm uleiul mai mult decât gradul de funcționare al lichidului de răcire, acesta va trebui să fie răcit. Uleiul supraîncălzit nu numai că își va pierde proprietățile, dar poate duce și la defectarea rulmentului. Și cu cât temperatura uleiului este mai mare, cu atât mai puțin va putea transfera căldura prin el însuși.

A treia cale

Prin urechile mari în deget, apoi în biela și abia apoi în ulei. Această metodă nu este atât de interesantă, deoarece pe parcurs există rezistențe termice semnificative sub formă de piese și goluri din oțel, care au un coeficient de rezistență scăzut și o lungime semnificativă.

A patra cale

Nu are legătură cu lichidul de răcire sau ulei. O parte din căldură este preluată de cea proaspătă care a intrat în cilindru după cursa de admisie. amestec aer-combustibil... Cantitatea de căldură pe care o va elimina acest amestec depinde de gradul de deschidere a clapetei de accelerație și de modul de funcționare. Trebuie remarcat faptul că căldura generată în timpul arderii este, de asemenea, proporțională cu sarcina. Se poate spune că această cale de răcire este rapidă, pulsată, foarte eficientă, proporțională cu încălzirea ulterioară, datorită faptului că căldura este preluată din aceeași parte din care este încălzit pistonul.

De asemenea, ar trebui să vorbiți despre tehnica standard care este utilizată la reglarea motoarelor de tip sport. Faptul este că capacitatea termică a unui amestec este determinată în mare măsură de compoziția sa. Adesea, pentru a normaliza funcționarea motorului, aveți nevoie de foarte puțin, cu 5 - 10 grade, pentru a reduce temperatura interioara... Acest lucru se realizează prin îmbogățirea ușor a amestecului. Mai mult, acest fapt nu afectează în niciun fel procesul de ardere, iar temperatura scade. Pragul de detonare este împins înapoi, aprinderea strălucitoare dispare. V acest caz ar fi mai bine puțin mai bogat decât puțin mai sărac. Motoarele care funcționează cu metanol solicită mult mai puțin sistemul de răcire datorită căldurii de conversie, care este de 3 ori mai mare decât cea a benzinei.

Acordați o atenție deosebită procesului de transfer de căldură prin segmentele pistonului, din cauza importanței sale mai mari. Este destul de clar că dacă această cale este blocată dintr-un anumit motiv, motorul nu va mai rezista modurilor forțate pe termen lung. Temperatura va crește foarte mult, pistonul va începe să se topească, iar motorul se va prăbuși. Acum să ne amintim despre o astfel de caracteristică precum o procesiune, care, se pare, nu afectează în niciun fel transferul de căldură. Dacă o persoană a dat peste o mașină uzată, trebuie să înțeleagă clar despre ce este vorba. Acesta este un parametru foarte semnificativ despre care dorește să-l cunoască orice proprietar de mașină căruia îi pasă de starea motorului mașinii sale. Compresia indică indirect gradul de etanșeitate al grupului de piston. Aceasta este foarte parametru important dacă o considerăm din punct de vedere al transferului de căldură.

Să ne imaginăm o situație în care inelul nu aderă de peretele cilindrului pe toată lungimea sa. În acest caz, gazele arse vor crea o barieră care va interfera cu transferul de căldură prin inel către peretele cilindrului, pornind de la piston, atunci când sparg golul. Acest lucru echivalează cu acoperirea unei părți a radiatorului mașinii pentru a preveni răcirea acestuia cu aer.

Dacă inelul nu are contact strâns cu canelura, vom vedea o imagine și mai îngrozitoare. În acele locuri în care gazele au capacitatea de a curge prin canelura pe lângă inel, secțiunea pistonului pierde pur și simplu oportunitatea de a se răci, căzând într-un fel de pungă de căldură. Ca urmare, obținem ciobirea și arderea părții centurii de incendiu, care este adiacentă scurgerii. Din acest motiv, se acordă atât de multă atenție uzurii canelurilor și geometriei cilindrului inel. ȘI Motivul principal deloc o deteriorare a energiei. La urma urmelor o cantitate mică de gazele care pătrund în carter nu transportă suficientă energie pentru a afecta pierderea de presiune în cursa cursei și, în consecință, pierderea cuplului motorului. Mai mult, când vine vorba de un motor de mare viteză. Mult mai multe daune motorului sunt cauzate de densitatea redusă în ceea ce privește pierderea fiabilității și rigidității și a supraîncărcărilor termice locale. Din acest motiv, pistoanele restaurate prin metoda blocării blocului sau înlocuirii inelelor se strică foarte repede, care deja au eșuat. De aceea, în primul rând, motoare sport cilindrul, care are mai puțină compresie, se prăbușește.

Aici, aparent, ar trebui să abordăm problema care este în mod necesar discutată în fabricarea pistoanelor speciale pentru tuning sau aplicații sportive. Câte inele va avea noul piston? Cât de groase vor fi aceste inele? Din punct de vedere mecanic, este mai bine atunci când există puține inele. Cu cât sunt mai înguste, cu atât vor fi mai puține pierderi grup de pistoane... Cu toate acestea, odată cu scăderea grosimii și înălțimii inelelor, condițiile de răcire ale pistonului se vor agrava, iar rezistența termică va crește. Prin urmare, atunci când alegeți un design, trebuie întotdeauna să faceți un compromis. Rigiditatea cadrelor crește odată cu viteza motorului. În această secțiune a site-ului nostru puteți găsi un articol despre. Viteza proceselor reduce cerințele de compactare. Pierderile mecanice cresc cu viteza și trebuie reduse, altfel tot ce a fost transformat anterior în putere mecanică, pur și simplu nu va ajunge la roți. Între timp, cantitatea de căldură generată devine mai mare, astfel încât puntea de răcire trebuie lărgită. De aici rezultă că inelele ar trebui să fie atât înguste, cât și largi. Pentru viteză mare, aveți nevoie de două dintre ele și pentru eficiența răcirii cu piston - trei. Găsi soluție optimă această sarcină ar trebui să fie constructorul. Rezultatele muncii sale vor arăta echilibrul motorului.

Astăzi, inginerii care lucrează în mare centre științificeși companiile producătoare, au un material empiric imens, pe baza căruia creează metode de calcul care fac posibilă prezicerea domeniului caracteristicilor și temperaturilor unui anumit produs cu o precizie foarte mare. Este disponibil pentru foarte, foarte puțini companii de tuning... Acest articol nu menționează în mod specific multe dintre valorile specifice care i-ar determina pe unii cititori să ridice calculatoare. Fa la fel calcule termice pe degete nu este deloc promițător și absolut inutil pentru nimeni. Acest articol dezvăluie partea proceselor care au loc în motor, care este foarte rar luată în considerare, dar întotdeauna implicită. Am vrut doar să dezvălui necesitatea și importanța influenței căldurii asupra eficienței generale a motorului. În ceea ce privește partea mecanică a acestei probleme, vom vorbi despre ea în detaliu data viitoare.

Orez. Piston motor diesel(A) camionși forme de piston diferite motoare(b): 1 - canelura inelului inferior racletei de ulei;
2 - canelura pentru inelul de reținere a știftului pistonului;
3 - suprafața interioară a șefului;
4 - orificiu pentru lubrifierea bolțului pistonului;
5 - canelura inelului de raclere a uleiului superior;
6 - caneluri ale inelelor de compresie;
7 - cap piston;
8 - camera de ardere in piston;
9 - partea inferioară a pistonului;
10 - orificii pentru scurgerea uleiului;
11 - fusta

Pistonul are un design destul de complex, deoarece este supus unor sarcini foarte mari și variabile.
Suprafața exterioară a părții de ghidare se numește fuste... În timpul cursei de lucru, pistonul este expus la presiunea ridicată a gazelor care se extind la temperaturi ridicate. Pe de altă parte, când motorul este pornit, mai ales pornit turații mari, pistonul este supus unor mari sarcini inerțiale alternante. Când pistonul este la PMS și BDC, accelerația sa este zero, iar apoi pistonul accelerează brusc și se mișcă cu de mare viteză, iar direcția mișcării se schimbă de sute de ori pe secundă. Pentru a reduce sarcinile inerțiale, este necesar să reduceți cât mai mult posibil masa pistonului. În același timp, trebuie să aibă o rezistență ridicată pentru a rezista la presiune și căldură ridicate atunci când intră în contact cu gazele fierbinți, urmată de răcire atunci când o încărcătură rece proaspătă este alimentată în cilindru. În prezent, pistoanele motoarelor de automobile pe benzină și diesel sunt fabricate din aliaje de aluminiu. La fabricarea unui piston, inserțiile de oțel sunt adesea introduse în turnare în timpul procesului de fabricație, ceea ce mărește rigiditatea acestuia și împiedică dilatarea termică. Uneori, inserția din oțel este plasată în canelură sub inelul de compresie superior (cel mai încărcat) al pistonului.
Când este încălzit, pistonul se extinde. Pentru a compensa expansiunea termică a pistonului atunci când este încălzit, i se dă o formă specială. Fusta cu piston în plan transversal are forma unui oval, nu a unui cerc. În plan longitudinal, fusta pistonului arată ca un trunchi de con. Părțile unui piston cu o temperatură ridicată sau cu un volum mare de metal se extind mai mult (de exemplu, partea fustei în care se află șefurile) și la atingere temperatura de lucruîn motor, pistonul ia forma unui cilindru.
Pe parcursul existenței sale, pistoanele au suferit modificări semnificative de design. Dacă comparați pistonul unui motor de mașină modern cu predecesorul său, veți observa că pistoanele au devenit mult mai scurte. Cea mai mare parte a fustei este tăiată pe fiecare parte, lăsând doar două secțiuni mici pentru a preveni înclinarea pistonului în cilindru. Datorită designului sofisticat, forțele care acționează asupra pistonului sunt echilibrate astfel încât să minimizeze tendința de rotire. Distanța de la coroana pistonului până la canelura superioară a inelului pistonului este redusă pentru a reduce posibilitatea depunerilor de carbon în această parte. Prin reducerea dimensiunii secțiunilor în proiectarea pistonului, a fost posibilă reducerea semnificativă a greutății acestuia. Pentru a reduce pierderile prin frecare și pentru a crește durabilitatea pieselor KShM, pe suprafața laterală a pistonului este aplicat un strat de material antifricțiune care conține bisulfură de molibden sau grafit.
Partea inferioară a pistonului poate fi plată, convexă, concavă, să aibă caneluri, astfel încât atunci când supapele sunt complet deschise, să nu atingă pistonul. Într-un motor diesel, camera de ardere poate fi realizată în piston.
pistoane motor cu injecție directă combustibilii au formă specială necesare procesului de ardere a combustibilului.
Inelele pistonului sunt realizate din fontă special modificată. La motoare mașini moderne folosiți mai multe tipuri de inele. Inelele de compresie superioare sunt folosite pentru a preveni pătrunderea gazelor în carter, iar racleta de ulei inferioară - controlează cantitatea de ulei de pe pereții cilindrului (pereții sunt lubrifiați cu ulei care vine din carter sub formă de ceață de ulei). Uleiul este necesar pentru a preveni uzura CPG, dar excesul de ulei este nedorit. Prin urmare, ar trebui să fie alimentat mai mult decât este necesar, iar excesul trebuie îndepărtat folosind un inel de raclere a uleiului care funcționează ca o racletă. O modalitate de a obține pistoane mai compacte și mai ușoare este de a face inelele mai înguste și mai mici și să se potrivească compact în partea de sus a capului pistonului. În același timp, se impun cerințe sporite asupra materialului din care sunt fabricate și asupra preciziei fabricării lor.

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, vom umple golul și vom vorbi 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 veriga principală în procesul de transformare a energiei chimice a combustibilului în termică și apoi în 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 lucru mecanic.

Adică, iată ce face pistonul:

• preia presiunea gazelor din camera de ardere si transfera aceasta presiune catre arbore cotit motor;
• asigură un proces dur de microexplozii în cilindru, în timp ce izolează ermetic cavitatea de deasupra pistonului de spațiul sub-piston, împiedicând gazele să intre în crater și Ulei lubrifiantîn camera de ardere.

Cum arată un piston. Proiecta

Diagrama a fost pregătită pe baza materialelor Volkswagen AG

1. cap de piston;
2. deget;
3. inel de fixare;
4. urechi;
5. cap de biela;
6. fusta; inserție de oțel;
7. inel de compresie trapezoidal;
8. inel de compresie conic cu undercut;
9. inel racletor de ulei cu expandator cu arc

Pistonul este format dintr-un fund, o parte de etanșare cu inele de piston pentru a crea compresia 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 fund de lucru ... 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. Acest lucru își mărește suprafața, dar duce la o creștere a formării depozitelor de carbon, iar rezistența fundului concav este mai mică decât cea a celui 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.

V motoare diesel varietatea formelor de fund este și mai mare, acestea variază în funcție de raportul de compresie, metoda de formare a amestecului, locația duzelor 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. Inelele de compresie sunt introduse în canelurile superioare, iar un inel pentru răzuitor de ulei în cel inferior. Canalul inelului răzuitorului de ulei are prin găuri, prin ele, uleiul în exces este scurs în cavitatea interioară a pistonului.

Fusta 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 menține pistonul în direcția dorită și de a absorbi sarcinile laterale.

Pe partea interioară a fustei există urechi - boșe, 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, metalelor se impun cerințe destul de stricte pentru fabricarea sa:

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

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

Opțiune fontă

Fonta are multe avantaje, este grea, tolereaza bine temperaturi ridicate, are o rezistenta optima la uzura, are un coeficient de frecare redus (pereche fonta - fonta). Iar coeficientul său de expansiune termică este mai mic decât cel al unui piston din aluminiu.

Dar există 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 cresc de obicei viteza, dar pistoanele grele din fontă nu permit acest lucru din cauza sarcinilor inerțiale mari.

Prin urmare, pentru motoarele de automobile moderne, atât pe benzină, cât și pe motorină, pistoanele din aluminiu sunt turnate.

Opțiune aluminiu

Aluminiul are o greutate mult mai ușoară decât fonta, dar deoarece este mai moale, grosimea pereților pistonului trebuie mărită, ca urmare, greutatea pistonului devine cu doar 30-40 la sută mai ușoară decât fonta.

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

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

Pe motoare moderne mărci germane- Audi, Volkswagen, Mercedes nr mâneci din fontă. Cilindri din aluminiu prelucrate acolo într-un mod special, astfel incat suprafata peretilor sa fie foarte dura si sa aiba o rezistenta la uzura chiar mai mare decat la montarea mansoanelor din fonta.

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.

Cupru, nichel și alte metale sunt adăugate aliajelor de siliciu-aluminiu, din care sunt fabricate pistoanele masei principale a motoarelor de automobile, 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 - crescând rezistența și rezistența la uzură. Este adevărat, este imposibil să montați plăci termostatice din oțel în versiunea ștampilată.

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 pentru tine să știi despre și. Du-te, faceți clic pe link!

Până data viitoare, prieteni!

V mecanism manivelă Pistonul îndeplinește mai multe funcții, inclusiv percepția presiunii gazului și transferul de forțe la biela, etanșarea camerei de ardere și îndepărtarea căldurii din aceasta. Pistonul este cel mai mult detaliu caracteristic motor cu ardere internă, deoarece cu ajutorul lui se realizează procesul termodinamic al motorului.

Conditiile in care functioneaza pistonul sunt extreme si caracterizate de presiune ridicata, temperatura și sarcinile inerțiale. Prin urmare, pistoanele motoarelor moderne sunt fabricate din material ușor, durabil și rezistent la căldură - aliaj de aluminiu, mai rar din oțel. Pistoanele sunt fabricate în două moduri - turnare prin injecție sau ștanțare, așa-numitele. pistoane forjate.

Pistonul este un element structural dintr-o singură bucată, care este împărțit în mod convențional într-un cap (în unele surse se numește fund) și o fustă. Forma și designul unui piston sunt în mare măsură determinate de tipul de motor, de forma camerei de ardere și de procesul de ardere care are loc în aceasta. Pistonul unui motor pe benzină are o suprafață a capului plană sau aproape plană. Poate fi canelat pentru deschiderea completă a supapelor. Pistoanele motoarelor cu injecție directă au o formă mai complexă. În capul pistonului unui motor diesel, se formează o cameră de combustie cu o formă specifică, care asigură o rotire bună și îmbunătățește formarea amestecului.

Sub capul pistonului sunt realizate caneluri pentru instalarea segmentelor de piston. Fusta piston are un conic sau curbat ( în formă de butoi) formă. Această formă a fustei compensează dilatare termică piston când este încălzit. Când motorul atinge temperatura de funcționare, pistonul capătă o formă cilindrică. Pentru a reduce pierderile prin frecare, un strat de material antifricțiune ( bisulfură de molibden, grafit). Fusta cu piston are găuri cu urechi ( urechile) pentru atașarea bolțului pistonului.

Răcirea pistonului efectuate din partea laterală a suprafeței interioare căi diferite:

1. ceață de ulei în cilindru;
2. stropirea cu ulei prin orificiul bielei;
3. pulverizarea uleiului cu o duză specială;
4. injectarea uleiului într-un canal inelar special în zona inelelor;
5. circulatia uleiului prin bobina tubulara din capul pistonului.

Inele de piston formează o legătură strânsă între piston și pereții cilindrului. Sunt fabricate din fontă modificată. Segurile de piston sunt principala sursă de frecare într-un motor cu ardere internă. Pierderile prin frecare în inele ajung până la 25% din toate pierderile mecanice ale motorului.

Numărul și aranjamentul inelelor depind de tipul și scopul motorului. Cea mai comună schemă este două inele de compresie și un inel de raclere a uleiului. Inele de compresieîmpiedică pătrunderea gazelor din camera de ardere în carter. Primul inel de compresie funcționează cel mai mult conditii dificile... Prin urmare, pe pistoane diesel și un număr de forțat motoare pe benzină o inserție de oțel este instalată în canelura inelului, ceea ce crește rezistența și permite realizarea gradul maxim comprimare. Inelele de compresie pot fi trapezoidale, în formă de butoi, conice, unele sunt tăiate (tăiate).

Inel pentru răzuitor de ulei elimină uleiul în exces de pe suprafața cilindrului și împiedică pătrunderea uleiului în camera de ardere. Inelul are multe orificii de drenaj. Unele modele de inele au un expandator cu arc.

Conectarea pistonului la biela se realizează cu ajutorul unui bolt de piston, care este tubular și din oțel. Există mai multe moduri de a instala știftul pistonului. Cel mai popular așa-zis. degetul plutitor, care are capacitatea de a se roti în boșe și capul pistonului bielei în timpul funcționării. Pentru a preveni deplasarea știftului, acesta este fixat cu inele de fixare. Fixarea rigidă a capetelor știftului în piston sau fixarea rigidă a știftului în capul pistonului bielei este folosită mult mai rar.

Pistonul, segmentele pistonului și știftul pistonului poartă numele bine stabilit al grupului de piston.