Grupi pistoni i një motori me djegie të brendshme. Grupi i pistonit VAZ

Pajisjet mekanike më të famshme dhe të përdorura gjerësisht në të gjithë botën janë motorët me djegie të brendshme (në tekstin e mëtejmë ICE). Asortimenti i tyre është i gjerë, dhe ato ndryshojnë në një numër karakteristikash, për shembull, numri i cilindrave, numri i të cilave mund të ndryshojë nga 1 në 24, karburanti i përdorur.

Motori i djegies së brendshme të pistonit

Motori me një cilindër   mund të konsiderohet si më primitivi, i pabalancuar dhe që ka një goditje të pabarabartë, përkundër faktit se është pikënisja në krijimin e një gjenerimi të ri të motorëve me shumë cilindra. Sot ato përdoren në modelimin e avionëve, në prodhimin e mjeteve bujqësore, shtëpiake dhe kopshte. Motorët me katër cilindra dhe pajisjet më të forta përdoren masivisht për industrinë e automobilave.

Si funksionon dhe nga çfarë konsiston?

Motori i djegies së brendshme pistoni   ka një strukturë komplekse dhe përbëhet nga:

• Rastet, duke përfshirë një bllok cilindrash, kokën e cilindrit;
• Mekanizmi i shpërndarjes së gazit;
• Mekanizmi i kërmillit (në tekstin e mëtejmë: KShM);
• Një numër i sistemeve ndihmëse.

KShM është një lidhje lidhëse midis energjisë së lëshuar gjatë djegies së përzierjes së karburantit-ajrit (në tekstin e mëtejmë FA) në cilindër dhe bosht me gunga, e cila siguron lëvizjen e makinës. Sistemi i shpërndarjes së gazit është përgjegjës për shkëmbimin e gazit gjatë funksionimit të njësisë: hyrja e oksigjenit atmosferik dhe asambleve të karburantit në motor, dhe heqja në kohë e gazrave të krijuara gjatë djegies.

Motori më i thjeshtë i pistonit

Sistemet ndihmëse janë paraqitur:

• Futje, sigurimi i oksigjenit në motor;
• Karburanti i përfaqësuar nga një sistem i injektimit të karburantit;
• Ndezja, sigurimi i shkëndijës dhe ndezja e montimeve të karburanteve për motorët që funksionojnë me benzinë \u200b\u200b(motorët me naftë ndryshojnë në vetë-ndezjen e një përzierjeje nga temperatura e lartë);
• Një sistem vajosjeje që zvogëlon fërkimin dhe veshin e pjesëve metalike që kontaktojnë me vaj makine;
• Një sistem ftohjeje që parandalon mbinxehjen e pjesëve të motorit, duke siguruar qarkullimin e lëngjeve speciale si antifriz;
• Një sistem shter që siguron heqjen e gazrave në mekanizmin e duhur, i përbërë nga valvola shterimi;
• Një sistem kontrolli që monitoron funksionimin e motorit të djegies së brendshme në nivelin elektronik.

Artikulli kryesor i punës në nyjen e përshkruar konsiderohet pistoni i motorit me djegie të brendshme, e cila në vetvete është një pjesë e parafabrikuar.

Pajisja e pistonit ICE

Skema e operimit hap pas hapi

Funksionimi i ICE bazohet në energjinë e gazrave në zgjerim. Ato janë rezultat i djegies së montimeve të karburanteve brenda mekanizmit. Ky proces fizik detyron pistonin që të lëvizë në cilindër. Karburanti në këtë rast mund të jetë:

• Lëngjet (benzinë, naftë);
• gazrat e;
• Monoksidi i karbonit si rezultat i djegies së karburanteve të ngurta.

Funksionimi i motorit është një cikël i mbyllur i vazhdueshëm që përbëhet nga një numër i caktuar i cikleve të orës. Motori më i zakonshëm i dy llojeve, që ndryshon në numrin e masave:

1. Dy-goditje, duke prodhuar kompresim dhe goditje;
2. Katër goditjet - karakterizohen nga katër faza të kohëzgjatjes identike: hyrja, ngjeshja, goditja dhe lirimi i fundit - kjo tregon një ndryshim katërfish në pozicionin e elementit kryesor të punës.

Fillimi i goditjes përcaktohet nga vendndodhja e pistonit direkt në cilindër:

• Qendra më e lartë e vdekur (në tekstin e mëtejmë TDC);
• Qendra e vdekur më e ulët (në tekstin e mëtejmë BDC).

Duke studiuar algoritmin e funksionimit të mostrës me katër cikël, mund ta kuptoni plotësisht parimi i funksionimit të një motori automjeti.

Parimi i motorit të makinës

Hyrja ndodh duke kaluar nga qendra e lartë e ngordhur nëpër tërë zgavrën e cilindrit të pistonit të punës gjatë tërheqjes së montimit të karburantit. Bazuar në karakteristikat e projektimit, përzierja e gazrave në hyrje mund të ndodhë:

• Në shumëfishin e marrjes, kjo është e vërtetë nëse motori është benzinë \u200b\u200bme një injeksion të shpërndarë ose qendror;
• Në dhomën e djegies, kur bëhet fjalë për një motor nafte, si dhe një motor që funksionon me benzinë, por me injeksion të drejtpërdrejtë.

Rrahja e parë   kalon me valvulat hap kohën e valvulës marrëse. Numri i valvulave të marrjes dhe shkarkimit, koha e tyre në pozicion të hapur, madhësia e tyre dhe statusi i konsumit janë faktorë që ndikojnë në fuqinë e motorit. Pistoni në fazën fillestare të kompresimit vendoset në BDC. Më pas, fillon të rritet lart dhe të kompresojë asambletë e grumbulluar të karburantit në madhësitë e përcaktuara nga dhoma e djegies. Dhoma e djegies është hapësira e lirë në cilindër që mbetet midis majës së saj dhe pistonit në qendrën e vdekur të lartë.

Masa e dytë përfshin mbylljen e të gjithë valvulave të motorit. Dendësia e përshtatjes së tyre ndikon drejtpërdrejt në cilësinë e kompresimit të montimit të karburantit dhe ndezjen e tij të mëvonshme. Gjithashtu, niveli i veshjes së përbërësve të motorit ka një ndikim të madh në cilësinë e ngjeshjes së një montimi të karburantit. Shprehet në madhësinë e hapësirës midis pistonit dhe cilindrit, në ngushtësinë e valvulave. Niveli i ngjeshjes së motorit është faktori kryesor që ndikon në fuqinë e tij. Ajo matet nga një pajisje e veçantë me një kompresometër.

Goditje pune   fillon kur lidhet me një proces   sistemi i ndezjesduke gjeneruar një shkëndijë. Pistoni është në pozicionin maksimal të sipërm. Përzierja shpërthen, gazrat që krijojnë presion të lartë lëshohen, dhe pistoni vendoset në lëvizje. Mekanizmi i fiksimit, nga ana tjetër, aktivizon rrotullimin e boshtit me gunga, duke siguruar lëvizjen e makinës. Të gjitha valvulat e sistemit janë në pozicionin e mbyllur në këtë kohë.

Cikli i diplomimit   është përfundimtar në ciklin në shqyrtim. Të gjitha valvulat e shkarkimit janë në pozicion të hapur, duke lejuar që motori të "nxjerr" produktet e djegies. Pistoni kthehet në pikën e tij të fillimit dhe është gati të fillojë një cikël të ri. Kjo lëvizje kontribuon në shkarkimin e gazrave të shkarkuar në sistemin e shkarkimit, dhe më pas në mjedis.

Skema e motorit të djegies së brendshmesiç u përmend më lart, bazohet në ciklikitetin. Duke ekzaminuar në detaje, si funksionon një motor pistoni, mund të përmbledhim që efikasiteti i një mekanizmi të tillë nuk është më shumë se 60%. Kjo përqindje është për faktin se në një moment të vetëm, cikli i punës kryhet në vetëm një cilindër.

Jo e gjithë energjia e marrë në këtë kohë është e drejtuar drejt lëvizjes së makinës. Një pjesë e saj është shpenzuar për mirëmbajtjen e fluturës lëvizëse, e cila me inerci siguron funksionimin e makinës gjatë tre cikleve të tjera.

Një sasi e caktuar e energjisë termike harxhohet në mënyrë të pavullnetshme për ngrohjen e trupit dhe gazrave të shkarkimit. Kjo është arsyeja pse fuqia e motorit të makinës përcaktohet nga numri i cilindrave, dhe si rezultat, i ashtuquajturi kapaciteti i motorit, i llogaritur nga një formulë e caktuar si vëllimi i përgjithshëm i të gjithë cilindrave të punës.

Në mekanizmin e fiksimit, pistoni kryen disa funksione, duke përfshirë perceptimin e presionit të gazit dhe transferimin e forcave në shufrën lidhëse, vulosjen e dhomës së djegies dhe largimin e nxehtësisë prej tij. Pistoni është pjesa më karakteristike e një motori me djegie të brendshme, si është me ndihmën e tij që procesi termodinamik i motorit të realizohet.

Kushtet në të cilat vepron pistoni janë ekstreme dhe karakterizohen nga presione të larta, temperatura dhe ngarkesa inerciale. Prandaj, pistonët në motorët moderne janë bërë nga materiali i lehtë, i qëndrueshëm dhe i qëndrueshëm ndaj nxehtësisë - aliazh alumini, më rrallë prej çeliku. Pistonat bëhen në dy mënyra - formimi i injeksionit ose vulosja, i ashtuquajturi. pistona të falsifikuara.

Pistoni është një element strukturor integral, i cili është i ndarë me kusht në një kokë (në disa burime quhet fundi) dhe një skaj. Forma dhe dizajni i pistonit përcaktohet kryesisht nga lloji i motorit, forma e dhomës së djegies dhe procesi i djegies që zhvillohet në të. Pistoni i një motori benzine ka një sipërfaqe të sheshtë ose gati të sheshtë të kokës. Dorëza mund të bëhen në të për të hapur plotësisht valvulat. Pistonat për motorët me injeksion të drejtpërdrejtë të karburantit kanë një formë më komplekse. Në kokën e pistonit të një motori dizel, bëhet një dhomë e djegies e një forme të caktuar, e cila siguron një turbullirë të mirë dhe përmirëson formimin e përzierjes.

Nën kokën e pistonit, bëhen grooves për instalimin e unazave të pistonit. Skaj pistoni   ka një formë kon ose curvilineare ( fuçi) formën. Kjo formë e skajit kompenson zgjerimin termik të pistonit gjatë ngrohjes. Kur motori arrin temperaturën e funksionimit, pistoni merr një formë cilindrike. Për të zvogëluar humbjet e fërkimit, një shtresë e materialit antifriction zbatohet në sipërfaqen anësore të pistonit ( disulfidi i molibdenit, grafit). Skaji i pistonit ka vrima me batica ( bos) për montimin e kunjës së pistonit.

Ftohja e pistonit   të kryera nga sipërfaqja e brendshme në mënyra të ndryshme:

1. mjegull vaji në cilindër;
2. vaj spërkatje përmes vrimës në shufrën lidhëse;
3. vaj spërkatje me një hundë të veçantë;
4. injeksion vaji në një kanal të veçantë unazor në zonën e unazave;
5. qarkullimi i vajit përmes një spirale tubi në kokën e pistonit.

Unaza pistoni   formoni një lidhje të ngushtë të pistonit me muret e cilindrit. Ato janë bërë prej gize të modifikuar. Unazat e pistonit janë burimi kryesor i fërkimit në një motor me djegie të brendshme. Humbja e fërkimit në unaza arrin deri në 25% të të gjitha humbjeve mekanike në motor.

Numri dhe rregullimi i unazave varet nga lloji dhe qëllimi i motorit. Skema më e zakonshme është dy kompresion dhe një unazë kruese vaji. Unaza kompresimi parandaloni përparimin e gazrave nga dhoma e djegies në kavilje. Unaza e parë e kompresimit funksionon në kushte më të rënda. Prandaj, në pistonat e naftë dhe një numër motorësh të detyruar të benzinës, në gropën e unazës është instaluar një futje çeliku, e cila rrit forcën dhe lejon të realizohet raporti maksimal i ngjeshjes. Unazat e kompresimit mund të kenë një formë trapezoidale, në formë fuçi, konike, disa bëhen me një prerje (prerje).

Unaza për pastrimin e vajit   heq vajin e tepërt nga sipërfaqja e cilindrit dhe parandalon hyrjen e vajit në dhomën e djegies. Unaza ka shumë vrima kullimi. Disa dizajne unazash kanë një ekspansion pranveror.

Pistoni është i lidhur me shufrën lidhëse duke përdorur një majë pistoni, e cila ka një formë tubi dhe është prej çeliku. Ka disa mënyra për të instaluar majën e pistonit. Më të njohurit të ashtuquajturat gisht lundrues, i cili ka aftësinë për të fiksuar në shefat dhe kokën e shufrës së pistonit gjatë operacionit. Për të parandaluar lëvizjen e gishtit, ajo është e fiksuar me unaza mbajtëse. Shumë më rrallë, përdoret fiksim i ngurtë i skajeve të gishtit në pistoni ose fiksim i ngurtë i gishtit në kokën e pistonit të shufrës lidhëse.

Pistoni, unazat e pistonit dhe kunja e pistonit njihen si grupi i pistonit.

Motori i çdo makine moderne karakterizohet nga kompleksitet i lartë dhe një numër i madh i përbërësve. Përkundër një kompleksiteti kaq të lartë, bazohet në konceptet themelore që janë të rëndësishme për një makinë të çdo klase dhe viti prodhimi. Në këtë artikull, ne do të shqyrtojmë një nga elementët kryesorë - pistonin e një motori me djegie të brendshme - dhe të flasim pse është i nevojshëm dhe nga cili përbëhet.

strukturë

Pistoni i një motori 4-goditje ka një strukturë mjaft të komplikuar dhe, kështu, e gjithë pajisja përfshin disa komponentë. Kjo ju lejon t’i jepni makinës karakteristikat teknike teknike optimale, si dhe ta bëni motorin me 4 goditje më rezistente ndaj ngarkesave, dhe për këtë arsye, të qëndrueshme.

Pjesa kryesore e së cilës përbëhet pistoni i një ICE me katër goditje është fundi i tij. Diametri i poshtëm është pak më i vogël se diametri i cilindrit, i cili shpjegohet nga prania e unazave të kompresimit dhe vajit të kruese. Fundi i pistonit të çdo diametri mund të ketë një formë dhe përshkrim të ndryshëm. Pra, mund të ketë një formë konkave, dhe vetë çarja mund të ketë një konfigurim të ndryshëm.

Qëllimi kryesor i pjesës së poshtme në pajisjen e pistonit në dizajn është bashkëveprimi me avujt e karburantit, të cilët gjatë djegies shtyjnë pistonin dhe bëjnë që ajo të jetë në lëvizje gjatë gjithë periudhës së funksionimit. Forma e poshtme në pistonin e një motori 4-goditje diktohet nga një numër i madh faktorësh. Zakonisht kjo varet nga numri i qirinjve, fuqia, diametri i vetë pistonit dhe shumë nuanca të tjera.

Përveç pjesës së poshtme, në pistoni, pa marrë parasysh sa milimetra në diametër është, gjithmonë ekziston një pjesë nënshkrimi, e cila përfshin pajisje të tilla si kompresimi dhe unazat e scraper vajit. Unazat e kompresimit janë ngulitur në grooves speciale të përpunuara, të cilat në diametër ndryshojnë pak nga diametri i kokës së pistonit. Detyra e tyre nuk është të lejojnë që përzierja e përdorur dhe e freskët të përzihet, si dhe të ruajnë presionin gjatë djegies së karburantit.

Cili është qëllimi i unazave të kompresimit? Kompresimi i një motori 4-goditje është i nevojshëm në mënyrë që të maksimizohet efikasiteti i motorit, dhe e gjithë energjia e karburantit të djegur ishte e drejtuar në mënyrë që pistoni të lëvizë. Për këtë arsye, materialet nga të cilat unaza të tilla janë bërë në një motor me katër goditje i nënshtrohen kërkesave serioze dhe të rrepta.

Përveç ngjeshjes, pistoni i një motori 4-goditje është domosdoshmërisht i pajisur me dizajne të tilla si unaza scraper vaji, të cilat kanë një diametër pak më të madh se vetë pistoni. Ato janë të nevojshme në mënyrë që lubrifikanti që qarkullon vazhdimisht në motor për të parandaluar fërkimin dhe mbinxehjen, mbetet në sipërfaqet e fërkimit në sasinë e duhur dhe nuk grumbullohet në dhomën e djegies. Për shkak të kësaj, është e mundur të shmangni depozitat e naftës, dhe konsumi i lubrifikantit është ulur ndjeshëm.

Si funksionon?

Goditja e pistonit të një motori me katër goditje është një cikël gjatë të cilit boshti i gungës së motorit bën një revolucion të plotë. Gjatë kësaj kohe, përzierja e karburantit, e cila furnizohet nga një karburator ose injeksion, tërësisht digjet dhe shkarkohet në vendin ku kalon nëpër shall, dhe shpërndahet në mjedis.

Goditja e pistonit karakterizohet ekskluzivisht nga lëvizja lart dhe poshtë. Kjo situatë vlen për motorë me katër goditje, dhe të gjitha llojet e tjera të motorëve. Siç është përmendur tashmë, lëvizja përkthimore shkaktohet vetëm nga proceset e djegies që ndodhin në temperaturë të lartë.

Kur goditja e pistonit është vertikale, boshti i boshtit me të cilin është i lidhur rrotullohet. Për këtë arsye, projektuesit dhe inxhinierët prezantuan një manovër që ju lejon të vendosni boshtin në lëvizje dhe ta bëni atë të rrotullojë rrotat gjatë gjithë kohës ndërsa motori me katër goditje po funksionon.

Zakonisht, fiksimi është i lidhur pivotalisht me kokën e pistonit: goditja e pistonit është mjaft e lirë në mënyrë që fiksimi të zhvendoset nga një kënd akut në lidhje me boshtin e simetrisë dhe është në lëvizje të vazhdueshme. Shufra lidhës është një shufër e vogël metalike, e cila është e pajisur në të dy skajet me futje me varen. Në njërën anë, shufra lidhëse lëviz në krahasim me pistonin, i cili lëviz lart e poshtë.

Nga skaji i kundërt, shufra lidhëse është e fiksuar në lëvizje në boshtin me gunga. Midis shufrës lidhës dhe boshtit janë të ashtuquajturat oxhakë, pajisja e së cilës ju lejon të toleroni temperaturat e larta dhe të mos lodheni edhe me ngarkesat kulmore. Kur të vijë koha për riparim, oxhakët zëvendësohen me të reja, dhe mund të ketë disa cikle të tilla shërbimesh përpara se të zëvendësoni boshtin me gunga.

Materiali i prodhimit

Pistoni i një motori me 4 goditje, ose më saktë, materiali nga i cili është bërë, duhet të plotësojë një numër të madh kërkesash. Për shembull, materiali duhet të jetë rezistent ndaj mbingarkesave serioze të temperaturës, sepse djegia e karburantit shkakton mbinxehje të rëndë, për të cilën shumica e materialeve ekzistuese nuk janë gati.

Përveç kësaj, materiale të tilla duhet të kenë një densitet të ulët. Kjo është e nevojshme për të maksimizuar lehtësimin e pistonit në mënyrë që të zvogëlohet ngarkesa në pjesë dhe konsumi i përgjithshëm i karburantit.

Cilat materiale plotësojnë kërkesa të ngjashme dhe përdoren gjerësisht në motorët me djegie të brendshme me katër goditje? Materiali më i zakonshëm i tillë është gize. Duke qenë relativisht i lirë, ai përballon të gjitha detyrat e tij dhe i reziston temperaturave të larta. Siç tregon praktika, burimi i një pjese të tillë është mjaft i lartë, dhe besueshmëria i plotëson të gjitha kërkesat, prandaj, një pistoni i bërë nga gize mund të gjendet në shumicën e makinave.

Sidoqoftë, përparimi nuk qëndron ende, dhe alumini zëvendësoi hekurin, ose më saktë, shumëllojshmërinë e tij të veçantë. Avantazhi i një materiali të tillë është se është dukshëm më i lehtë, megjithatë nuk është inferior në forcë ndaj gizës së zakonshme. Për këtë arsye, pistonet e aluminit vendosen në motorët me katër goditje në makinat sportive. Kjo zgjidhje lejoi të rritet energjia elektrike, të rritet burimi dhe të zvogëlohet konsumi i karburantit. Vlen të përmendet se pistona alumini gjithashtu instalohen shpesh në makina të zakonshme civile, gjë që tregon përparësitë e tyre të dukshme.

përmbledhje

Një pistoni i motorit është një pjesë e rëndësishme pa të cilën funksionimi normal i motorit nuk do të ishte i mundur. Në këtë drejtim, automobilistët globalë po përpiqen të sjellin zgjidhje ekzistuese në përsosmëri. Kjo ju lejon të arrini performancë më të mirë me një burim më të lartë, i cili sugjeron që progresi nuk qëndron ende.

Nuk do ta zgjas prezantimin, do t'ju tregoj shkurtimisht se çfarë do të ketë lidhje me këtë postim të madh. Dhe kështu po flasim për llojet e pistoneve, benzinës me katër goditje, naftë dhe dyfishe. Detyra kryesore e të gjitha konsideruarve llojet e pistoneve, kjo është për të kontrolluar zgjerimin termik dhe t'i rezistojë një ngarkese të caktuar, do të shohim më poshtë se si zgjidhet kjo.

Pistona gazi me katër goditjemotorët

Motorët moderne të benzinës përdorin pistona me një skaj simetrik ose asimetrik
me trashësi të ndryshme të skajit të poshtëm dhe të pistonit.

  Pistone të zgjatura të menaxhuara

Pistona me një insert unazor që kontrollon zgjerimin termik.
Futjet janë bërë prej gize gri. Qëllimi kryesor i kësaj unaze është të zvogëlojë shtrirjen termike të aliazhit të aluminit të pistonit, pasi gize ka një zgjerim relativisht të vogël dhe përçueshmëri të ulët termike, futja në këtë mënyrë frenon metalin që ruan formën e tij. Prodhimi i pistoneve të tilla është përkatësisht më i kushtueshëm, dhe çmimi i produktit të gatshëm është më i lartë. Disavantazhi kryesor është pamundësia për të prodhuar një pistoni të falsifikuar, aq i nevojshëm për motorët turbocharged, një masë e madhe e pistonit. Ky lloj pistoni shkon në të kaluarën e largët.

  Pistona termike automatikë

Pistonat termikë automatikë kanë një ndarje (prerje) në mes të rripit unazor dhe skajit në brazdën e unazës së kruese vaji, skaji mbahet në zonën e shefave. Kjo lejon të zvogëlojë transferimin e nxehtësisë nga zona anulare e pistonit në skajin e saj, duke arritur kështu një formë skaji më të qëndrueshëm. Një futje çeliku në zonën e shefit kontrollon zgjerimin termik dhe rrit forcën. Pistona të tillë nuk janë në gjendje t'i rezistojnë ngarkesave të mëdha për shkak të "prerjes", ato dallohen nga zhurma e ulët dhe janë lloje më moderne.

Pistons Autotermik

Veproni në të njëjtin parim si makinat
pistona termike por nuk kanë një prerje në groove të naftës për gërvishtje. Ata gjithashtu kanë pllaka çeliku në zonën e shefit. Më e qëndrueshme për shkak të integritetit të rripit unazor dhe skajit, më mirë t'i rezistojë ngarkesave anësore në krahasim me opsionin e parë. Ato përdoren si në benzinë \u200b\u200bashtu edhe pjesërisht në motorët me naftë.

Diçka e ngjashme me makinat termale, por në vend që të prerë në një skaj, ata kanë një fut çeliku përgjatë gjithë diametrit. Kështu duke kufizuar kalimin e temperaturës nga brezi unazor në skaj dhe kontrolloni formën rreth gjithë perimetrit.

Ky lloj pistoni ka një frigorifer të madh dhe një skaj të ngushtë, shpesh me formë ovale. Pistoni është projektuar në mënyrë që me zgjerimin termik, të ndryshojë formën e tij nga raundi ovale në raundin e rregullt.

Përveç këtij lloj pistoni, ekziston ende një mundësi me një skaj të zbukuruar në majë të pistonit. ka një pjesë më të gjerë të skajit nga fundi i ulur në një rrip unazor.

Për pistona për motorë me një dalje shumë të lartë të energjisë (më e madhe se 100 kW / l), mund të sigurohet një kanal ftohës.

Potenciali më i madh për zvogëlimin e masës së pistonit në motorët me benzinë \u200b\u200bme katër goditje, barten pistona EVOTEC®, në të cilat vlen të përmenden mbështetjet trapezoide të shefave, gjë që ju lejon të vendosni gishtin tuaj veçanërisht të thellë, afër fundit, duke zvogëluar tërë gjatësinë dhe peshën e pistonit. Në postim Masa e pistonit, ne kemi folur tashmë për dinjitetin e këtij rregullimi të gishtit. Një rregullim i tillë i mureve të skajit bën të mundur forcimin shumë të mirë të pjesës së sipërme të bosëve që kanë një trashësi të vogël të ndarjeve dhe lehtëson atë të poshtmin duke kryer një pistoni asimetrik. Skaji është mjaft i ngushtë dhe në skajet ka ndarje të forta, duke kaluar në shefat, kjo është gjithashtu një plus i madh. Ky rregullim i pistonit shumë mirë parandalon ngarkesat anësore, ekziston një probabilitet i ulët i deformimit të skajit, ndërsa trashësia e skajit është shumë më pak sesa në një pistoni konvencional, gjë që gjithashtu zvogëlon peshën totale. Përkundër sfondit të avantazheve të përmendura më lart, pistoni ka humbur ndjeshëm peshën, kjo ju lejon të bëni bosët më të hollë, pasi që ngarkesa inerciale në muret e poshtme të shefave është bërë më pak.

  Pistona alumini të falsifikuar

Në motorë me ngarkesë specifike shumë të lartë - siç është turbocharging ose injeksion i oksidit të azotit pistona të falsifikuara. Avantazhi është padyshim forca e aliazhit të falsifikuar të aluminit. I rezistojnë temperaturave më të larta dhe i rezistojnë më mirë shpërthimit. Nga mangësitë, vërehet një çmim më i lartë, pamundësia e përdorimit të teknologjive të caktuara, për shembull, disa nga ato që përshkruhen më lart për shkak të procesit të prodhimit.

Piston i falsifikuar për Formula 1

Në postimin tjetër do të flasim për pistona për motorët me dy goditje dhe naftë, ku ngarkesat dhe temperaturat janë edhe më të mëdha.

Grupi i pistonit

Grupi i pistonit formon një mur të luajtshëm të vëllimit të punës të cilindrit. Theshtë lëvizja e këtij "muri", domethënë pistoni, që është një tregues i punës së kryer nga gazrat e djegur dhe zgjerues.
  Grupi i pistonit të mekanizmit të fiksimit përfshin një pistoni, unaza pistoni (kompresim dhe kruese vaji), një majë pistoni dhe pjesët e saj të fiksimit. Ndonjëherë një grup pistoni konsiderohet së bashku me një cilindër, dhe quhet një grup cilindrash pistoni.

piston

Kërkesat për krijimin e pistonit

Pistoni ndien forcën e presionit të gazrave dhe e transferon atë përmes pinit të pistonit në shufrën lidhëse. Duke vepruar kështu, ai kryen një lëvizje reciproke drejtvizore.

Kushtet në të cilat vepron pistoni:

• presion i lartë i gazit ( 3.5 ... 5.5 MPa   për benzinë, dhe 6.0 ... 15.0 MPa   për motorët me naftë);
• kontakti me gazrat e nxehtë (deri në   2600 ˚С);
• lëvizje me një ndryshim të drejtimit dhe shpejtësisë.

Lëvizja reciproke e pistonit shkakton ngarkesa të konsiderueshme inerciale në zonat e kalimit të pikave të vdekura, ku pistoni ndryshon drejtimin e lëvizjes. Forcat inerciale varen nga shpejtësia e lëvizjes së pistonit dhe masës së saj.

Pistoni kërkon përpjekje të konsiderueshme: më shumë 40 kN   në motorët e benzinës, dhe 20 kN   - në motorët me naftë. Kontakti me gazrat e nxehtë bën që pjesa qendrore e pistonit të arrijë një temperaturë 300 ... 350 .С. Ngrohja e fortë e pistonit është e rrezikshme për shkak të mundësisë së bllokimit në cilindër për shkak të zgjerimit termik, dhe madje edhe djegien e pjesës fundore të pistonit.

Lëvizja e pistonit shoqërohet me rritjen e fërkimit dhe, si pasojë, veshin e sipërfaqes së saj dhe sipërfaqen e cilindrit (astarit). Gjatë lëvizjes së pistonit nga qendra e lartë e vdekur në fund dhe anasjelltas, forca e presionit të sipërfaqes së pistonit në sipërfaqen e cilindrit (astarit) ndryshon si në madhësi ashtu edhe në drejtim në varësi të ciklit që rrjedh në cilindër.

Pistoni ushtron presion maksimal në murin e cilindrit gjatë goditjes së goditjes, në momentin kur shufra lidhëse fillon të devijohet nga boshti i pistonit. Në këtë rast, forca e presionit të gazit që transmetohet nga pistoni në shufrën lidhëse shkakton një forcë reaktive në kunjin e pistonit, e cila në këtë rast është një varen cilindrike. Ky reagim drejtohet nga kunja e pistonit, përgjatë vijës së shufrës lidhëse, dhe mund të zbërthehet në dy përbërës - njëra drejtohet përgjatë boshtit të pistonit, e dyta (forca anësore) është pingul me të dhe drejtohet normalisht në sipërfaqen e cilindrit.

Shtë kjo forcë (anësore) që shkakton fërkime të konsiderueshme midis sipërfaqeve të pistonit dhe cilindrit (oxhakut), duke çuar në veshjen e tyre, ngrohje shtesë të pjesëve dhe efikasitet më të ulët për shkak të humbjeve të energjisë.

Përpjekjet për të zvogëluar forcat e fërkimit midis pistonit dhe mureve të cilindrit janë të ndërlikuara nga fakti se kërkohet një pastrim minimal midis cilindrit dhe pistonit, i cili siguron nënshkrimin e plotë të zgavrës së punës për të parandaluar përparimin e gazit, si dhe vajin që hyn në hapësirën e punës të cilindrit. Hendeku midis pistonit dhe sipërfaqes së cilindrit është i kufizuar nga zgjerimi termik i pjesëve. Nëse është bërë shumë e vogël, në përputhje me kërkesat e ngushtësisë, është e mundur që pistoni të bllokohet në cilindër për shkak të zgjerimit termik.

Me një ndryshim në drejtimin e lëvizjes së pistonit dhe proceset (ciklet) që ndodhin në cilindër, forca e fërkimit të pistonit kundër mureve të cilindrit ndryshon karakterin e tij - pistoni shtypet kundër murit të kundërt të cilindrit, ndërsa pistoni godet cilindrin në zonën e tranzicionit të pikave të vdekura për shkak të një ndryshimi të mprehtë të madhësisë dhe drejtimet e ngarkesës.

Kur zhvillojnë motorë, projektuesit duhet të zgjidhin një seri problemesh të lidhura me kushtet e punës së pjesëve të grupit cilindër-pistoni të përshkruar më sipër:

• ngarkesa të larta termike që shkaktojnë zgjerim termik dhe gërryerje të pjesëve metalike KShM;
• presioni kolosal dhe ngarkesat inerciale që mund të shkatërrojnë pjesë dhe lidhjet e tyre;
• forca të konsiderueshme të fërkimit, duke shkaktuar ngrohje shtesë, konsum dhe humbje të energjisë.

Bazuar në këtë, kërkesat e mëposhtme imponohen në modelimin e pistonit:

• ngurtësi e mjaftueshme për t'i bërë ballë ngarkesave të energjisë;
• stabiliteti termik dhe deformimet minimale të temperaturës;
• masa minimale për të zvogëluar ngarkesat inerciale, ndërsa masa e pistoneve në motorët me shumë cilindra duhet të jetë e njëjtë;
• sigurimi i një shkalle të lartë të vulosjes së zgavrës së punës të cilindrit;
• fërkimi minimal ndaj mureve të cilindrave;
• qëndrueshmëri e lartë, pasi zëvendësimi i pistoneve shoqërohet me operacione të mundshme riparimi.

Karakteristikat e projektimit të pistonit

Pistonat e motorëve modernë të automobilave kanë një formë hapësinore komplekse, e cila është për shkak të faktorëve dhe kushteve të ndryshme në të cilat vepron kjo pjesë kritike. Shumë elementë dhe tipare të formës së pistonit nuk janë të dukshme për syrin e lirë, pasi devijimet nga cilindriciteti dhe simetria janë minimale, megjithatë, ato janë të pranishme.
  Le të shqyrtojmë më në detaje se si është rregulluar pistoni i një motori me djegie të brendshme dhe cilat duhet të bëjnë projektuesit e mashtrimeve për të siguruar që kërkesat e përcaktuara më lart janë përmbushur.

Pistoni i një motori me djegie të brendshme përbëhet nga pjesa e sipërme - koka dhe e poshtme - skaji.

Pjesa e sipërme e kokës së pistonit - fundi percepton drejtpërdrejt përpjekjet nga gazrat e punës. Në motorët e benzinës, koka e pistonit zakonisht bëhet e sheshtë. Në fund të pistonit të motorëve me naftë shpesh kryejnë një dhomë të djegies.

Fundi i pistonit është një disk masiv, i cili është i lidhur me ndihmën e brinjëve ose racks me baticat që kanë vrima për kunjat e pistonit - bosët. Sipërfaqja e brendshme e pistonit është në formën e një harku, i cili siguron ngurtësinë e nevojshme dhe shpërndarjen e nxehtësisë.

Grooves për unazat e pistonit janë prerë në sipërfaqen anësore të pistonit. Numri i unazave të pistonit varet nga presioni i gazit dhe nga shpejtësia mesatare e pistonit (d.m.th., shpejtësia e motorit) - sa më e ulët të jetë shpejtësia mesatare e pistonit, aq më shumë unaza kërkohen.
  Në motorët modernë, së bashku me një rritje të shpejtësisë së boshtit të gungës, ka një tendencë për të zvogëluar numrin e unazave të kompresimit në pistona. Kjo është për shkak të nevojës për të zvogëluar masën e pistonit për të zvogëluar ngarkesat inerciale, si dhe për të zvogëluar forcat e fërkimit, të cilat heqin një pjesë të konsiderueshme të fuqisë së motorit. Për më tepër, mundësia e një përparimi të gazrave në kambin e një motori me shpejtësi të lartë konsiderohet një problem më pak urgjent. Prandaj, në motorët e makinave moderne dhe makinave garuese, mund të gjeni dizajne me një unazë kompresimi në pistoni, dhe pistat vetë kanë një skaj të shkurtuar.

Përveç unazave të kompresimit, një ose dy unaza scraper vaji janë montuar në pistoni. Grooves të bëra në pistoni nën unazat e gërvishtësit të naftës kanë vrima kullimi për kullimin e vajit të motorit në zgavrën e brendshme të pistonit kur hiqet nga një unazë nga sipërfaqja e cilindrit (astar). Ky vaj zakonisht përdoret për të ftohur pjesën e brendshme të skajit të poshtëm dhe të pistonit, dhe më pas derdhet në tigan me vaj.

Forma e poshtme të pistonit varet nga lloji i motorit, mënyra e formimit të përzierjes dhe forma e dhomës së djegies. Më e zakonshme është forma e sheshtë e pjesës së poshtme, megjithëse ka konveks dhe konkavë. Në disa raste, pushimet për pllakat e valvulave sigurohen në pjesën e poshtme të pistonit me pistonin e vendosur në qendrën e vdekur të lartë (TDC). Siç u përmend më lart, në fundet e pistonit të motorëve me naftë shpesh kryejnë dhoma djegieje, forma e së cilës mund të ndryshojë.

Pjesa e poshtme e pistonit - skaji drejton pistonin në një lëvizje drejtvizore, ndërsa transferon forcën anësore në murin e cilindrit, madhësia e së cilës varet nga pozicioni i pistonit dhe proceset që ndodhin në zgavrën e punës të cilindrit. Madhësia e forcës anësore të transmetuar nga skaji i pistonit është dukshëm më pak se forca maksimale e perceptuar nga fundi nga ana e gazit, kështu që skaji është relativisht i hollë-mur.

Në pjesën e poshtme të skajit për motorët me naftë shpesh instalohet një unazë e dytë për ruajtjen e vajit, e cila përmirëson lubrifikimin e cilindrit dhe zvogëlon mundësinë e vajit që të hyjë në zgavrën e punës të cilindrit. Për të zvogëluar masën e pistonit dhe forcave të fërkimit, pjesët e pa ngarkuara të skajit priten në diametër dhe shkurtohen në lartësi. Baticat teknologjike zakonisht kryhen brenda skajit, të cilat përdoren për të rregulluar masën e pistoneve.

Dizajni dhe dimensionet e pistoneve varen kryesisht nga shpejtësia e motorit, si dhe nga madhësia dhe shkalla e rritjes së presionit të gazit. Pra, pistonët e motorëve me shpejtësi të lartë të benzinës janë sa më të lehta, dhe pistonët e motorëve me naftë kanë një strukturë më masive dhe të ngurtë.

Në momentin që pistoni kalon nëpër TDC, drejtimi i veprimit të forcës anësore ndryshon, i cili është një nga përbërësit e forcës së presionit të gazit në pistoni. Si rezultat, pistoni lëviz nga një mur i cilindrit në tjetrin - pistoni është zhvendosur. Kjo bën që një pistoni të godasë murin e cilindrit, të shoqëruar nga një trokitje karakteristike. Për të zvogëluar këtë fenomen të dëmshëm, gishtat e pistonit zhvendosen nga 2…3   mm në drejtim të forcës anësore maksimale; ndërsa forca e presionit anësor të pistonit në cilindër është ulur ndjeshëm. Ky zhvendosje e kunjës së pistonit quhet de-masazh.
  Përdorimi i një pistoni për çmontimin në dizajn kërkon pajtueshmëri me rregullat e instalimit të KShM - pistoni duhet të instalohet në mënyrë rigoroze sipas shenjave që tregojnë se ku është pjesa e përparme (zakonisht një shigjetë në fund).

Zgjidhja origjinale, e krijuar për të zvogëluar ndikimin e forcës anësore, u përdor nga projektuesit e motorit Volkswagen. Fundi i pistonit në motorë të tillë nuk është bërë në kënde të drejta deri në boshtin e cilindrit, por pak i pjerrët. Sipas stilistëve, kjo bën të mundur shpërndarjen optimale të ngarkesës në pistoni, dhe përmirësimin e procesit të formimit të përzierjes në cilindër gjatë marrjeve dhe goditjeve të kompresimit.

Për të kënaqur kërkesat kundërshtuese për ngushtësinë e zgavrës së punës, të cilat kërkojnë boshllëqe minimale midis skajit të pistonit dhe cilindrit, dhe për të parandaluar bllokimin e pjesës për shkak të zgjerimit termik, elementët strukturorë të mëposhtëm përdoren në formën e një pistoni:

• ulja e ngurtësisë së skajit për shkak të lojërave speciale që kompensojnë zgjerimin e saj termik dhe përmirësojnë ftohjen e pjesës së poshtme të pistonit. Slots kryhen në anën e skajit, i cili është më pak i ngarkuar me forcat anësore që shtypin pistonin në cilindër;
• kufizim i detyruar i zgjerimit termik të skajit me futje të materialeve me një koeficient të zgjerimit termik më të ulët se ai i metalit bazë;
• duke i dhënë skajin e pistonit një formë të tillë që në gjendjen e ngarkuar dhe në temperaturën e funksionimit të marrë formën e një cilindri të rregullt.

Kushti i fundit nuk është i lehtë për t’u përmbushur, pasi pistoni nxehet në mënyrë të pabarabartë në të gjithë vëllimin dhe ka një formë hapësinore komplekse - forma e tij është simetrike në pjesën e sipërme, dhe ka elemente asimetrike në rajonin e bosëve dhe në pjesën e poshtme të skajit. E gjithë kjo çon në deformim të pabarabartë të temperaturës së seksioneve individuale të pistonit kur nxehet gjatë operimit.
  Për këto arsye, në hartimin e pistonit të motorëve moderne të automobilave zakonisht kryejnë elementët e mëposhtëm, duke komplikuar formën e tij:

• fundi i pistonit ka një diametër më të vogël në krahasim me skajin dhe është më i afërt në seksion kryq me një rreth të rregullt.
    Diametri më i vogël i seksionit kryq të pistonit është i shoqëruar me temperaturën e tij të lartë të funksionimit dhe, si rezultat, me zgjerim më të madh termik sesa në zonën e skajit. Prandaj, pistoni i një motori modern në seksionin gjatësor ka një formë pak konike ose fuçi në formë, e ngushtuar në fund.
    Ulja e diametrit në zonën e sipërme të skajit konik për pistona aliazh alumini është 0,0003 ... 0,0005Dku D   - diametri i cilindrit. Kur nxehet në temperaturat e funksionimit, forma e pistonit "rreshtohet" përgjatë gjatësisë në cilindrin e saktë.
• në fushën e shefave, pistoni ka dimensione të vogla tërthor, pasi vargje metalike janë përqendruar këtu, dhe shtrirja termike është më e madhe. Prandaj, pistoni nën fund ka një formë ovale ose eliptike në seksion kryq, i cili, kur pjesa nxehet në temperaturat e funksionimit, i afrohet formës së një rrethi të rregullt, dhe pistoni i afrohet formës së një cilindri të rregullt.
    Aksi kryesor i vezës ndodhet në një aeroplan pingul me boshtin e kunjës së pistonit. Madhësia e ovalitetit varion nga 0,182   në 0.8 mm.

Natyrisht, projektuesit duhet të shkojnë në të gjitha këto hile në mënyrë që t'i japin pistonit një formë cilindrike në një gjendje të ngrohur në temperaturat e funksionimit, duke siguruar kështu një pastrim minimal midis tij dhe cilindrit.

Mënyra më efektive për të parandaluar bllokimin e pistonit në cilindër për shkak të zgjerimit të saj termik me pastrim minimal është që të detyroni skajin të ftohet dhe futni elementë metalikë në skajin e pistonit që kanë një koeficient të ulët të zgjerimit termik. Më shpesh, futjet e buta prej çeliku përdoren në formën e pllakave tërthore, të cilat, kur hedhin pistonin, vendosen në zonën e shefit. Në disa raste, në vend të pllakave, përdoren unaza ose gjysmë unaza, të cilat derdhen në zonën e sipërme të skajit të pistonit.

Temperatura e poshtme e pistoneve të aluminit nuk duhet të kalojë 320 ... 350 .С. Prandaj, për të rritur lavamanin e nxehtësisë, kalimi nga fundi i pistonit në mure bëhet i qetë (në formën e një harku) dhe mjaft masiv. Për heqjen më të efektshme të nxehtësisë nga fundi i pistonit, ftohja e detyruar përdoret duke spërkatur vajin e motorit nga një hundë e veçantë mbi sipërfaqen e brendshme të pjesës së poshtme. Zakonisht, funksioni i një hundë të tillë kryhet nga një vrimë e veçantë e kalibruar e bërë në kokën e sipërme të shufrës lidhëse. Ndonjëherë gryka është montuar në strehën e motorit në fund të cilindrit.

Për të siguruar regjimin normal termik të unazës së sipërme të kompresimit, ai është vendosur shumë më i ulët se skaji i poshtëm, duke formuar të ashtuquajturën rrip flakë ose zjarr. Skajet më të veshura të grooves për unazat e pistonit shpesh janë të përforcuara me futje të posaçme të materialit rezistent ndaj konsumit.

Lidhjet e aluminit përdoren gjerësisht si një material për prodhimin e pistoneve, përparësia kryesore e të cilave është një masë e vogël dhe përçueshmëri e mirë termike. Disavantazhet e lidhjeve të aluminit përfshijnë forcën e ulët të lodhjes, një koeficient të madh të zgjerimit termik, rezistencën e pamjaftueshme të konsumit dhe një kosto relativisht të lartë.

Së bashku me aluminin, silikonin ( 11…25% ) dhe aditivëve të natriumit, azotit, fosforit, nikelit, kromit, magnezit dhe bakrit. Boshllëqet e derdhura ose të stampuara i nënshtrohen trajtimit mekanik dhe ngrohjes.

Shumë më rrallë, gize përdoret si material për pistona, pasi ky metal është shumë më i lirë dhe më i fortë se alumini. Por, megjithë forcën e lartë dhe rezistencën ndaj konsumit, gize ka një masë relativisht të madhe, e cila çon në shfaqjen e ngarkesave të rëndësishme inertiale, veçanërisht kur ndryshoni drejtimin e lëvizjes së pistonit. Prandaj, gize nuk përdoret për prodhimin e pistoneve për motorët me shpejtësi të lartë.