Ένα έμβολο είναι μέρος ενός κινητήρα αυτοκινήτου. Συσκευή, αντικατάσταση, εγκατάσταση εμβόλου

2024 Συγγραφέας: Erin Ralphs | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-02-19 13:47

Το έμβολο είναι ένα από τα στοιχεία του μηχανισμού στροφάλου, στο οποίο βασίζεται η αρχή λειτουργίας πολλών κινητήρων εσωτερικής καύσης. Αυτό το άρθρο εξετάζει τη σχεδίαση και τα χαρακτηριστικά αυτών των εξαρτημάτων.

Ορισμός

Ένα έμβολο είναι ένα εξάρτημα που εκτελεί παλινδρομικές κινήσεις σε έναν κύλινδρο και εξασφαλίζει τη μετατροπή των μεταβολών της πίεσης αερίου σε μηχανικό έργο.

Προορισμός

Με τη συμμετοχή αυτών των μερών πραγματοποιείται η θερμοδυναμική διαδικασία του κινητήρα. Δεδομένου ότι το έμβολο είναι ένα από τα στοιχεία του μηχανισμού του στρόφαλου, αντιλαμβάνεται την πίεση που παράγεται από τα αέρια και μεταφέρει τη δύναμη στη μπιέλα. Επιπλέον, εξασφαλίζει τη σφράγιση του θαλάμου καύσης και την απομάκρυνση της θερμότητας από αυτόν.

Σχέδιο

Το έμβολο είναι ένα εξάρτημα τριών τεμαχίων, δηλαδή, ο σχεδιασμός του περιλαμβάνει τρία εξαρτήματα που εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες και δύο μέρη: την κεφαλή, που συνδυάζει το κάτω μέρος και το τμήμα στεγανοποίησης, και το τμήμα οδήγησης, που αντιπροσωπεύεται από το φούστα.

Κάτω

Μπορεί να έχει διαφορετικήμορφή ανάλογα με πολλούς παράγοντες. Για παράδειγμα, η διαμόρφωση του πυθμένα των εμβόλων ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης καθορίζεται από τη θέση άλλων δομικών στοιχείων, όπως ακροφύσια, κεριά, βαλβίδες, το σχήμα του θαλάμου καύσης, τα χαρακτηριστικά των διεργασιών που συμβαίνουν σε αυτόν, η συνολική σχεδίαση του κινητήρα κλπ. Σε κάθε περίπτωση, καθορίζει τα χαρακτηριστικά λειτουργίας.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι διαμόρφωσης στεφάνης εμβόλου: η κυρτή και η κοίλη. Το πρώτο παρέχει μεγαλύτερη αντοχή, αλλά επιδεινώνει τη διαμόρφωση του θαλάμου καύσης. Με έναν κοίλο πυθμένα, ο θάλαμος καύσης, αντίθετα, έχει βέλτιστο σχήμα, αλλά οι εναποθέσεις άνθρακα εναποτίθενται πιο εντατικά. Λιγότερο συχνά (σε δίχρονους κινητήρες) υπάρχουν έμβολα με ένα κάτω μέρος που αντιπροσωπεύεται από μια προεξοχή ανακλαστήρα. Αυτό είναι απαραίτητο όταν φυσάτε για την κατευθυνόμενη κίνηση των προϊόντων καύσης. Τα μέρη των βενζινοκινητήρων έχουν συνήθως επίπεδο ή σχεδόν επίπεδο πυθμένα. Μερικές φορές έχουν αυλακώσεις για να ανοίγουν πλήρως οι βαλβίδες. Σε κινητήρες με άμεσο ψεκασμό, τα έμβολα χαρακτηρίζονται από πιο σύνθετη διαμόρφωση. Στους κινητήρες ντίζελ, διακρίνονται από την παρουσία ενός θαλάμου καύσης στο κάτω μέρος, ο οποίος παρέχει καλό στροβιλισμό και βελτιώνει το σχηματισμό μείγματος.

Τα περισσότερα έμβολα είναι μονής όψης, αν και υπάρχουν και εκδόσεις διπλής όψης που έχουν δύο πυθμένα.

Η απόσταση μεταξύ της εγκοπής του πρώτου δακτυλίου συμπίεσης και του πυθμένα ονομάζεται ζώνη πυροδότησης του εμβόλου. Η τιμή του ύψους του είναι πολύ σημαντική, η οποία είναι διαφορετική για μέρη κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά. Σε κάθε περίπτωση, το ύψος του δακτυλίου της φωτιάς πέρατα όρια της ελάχιστης επιτρεπόμενης τιμής μπορεί να οδηγήσουν σε καύση του εμβόλου και παραμόρφωση της έδρας του άνω δακτυλίου συμπίεσης.

Εξάρτημα σφραγίδας

Εδώ είναι ξύστρα λαδιού και δακτύλιοι συμπίεσης. Για τα μέρη του πρώτου τύπου, τα κανάλια έχουν διαμπερείς οπές για το λάδι που αφαιρείται από την επιφάνεια του κυλίνδρου να εισέλθει στο έμβολο, από όπου εισέρχεται στη λεκάνη λαδιού. Ορισμένα έχουν χείλος από ανοξείδωτο χάλυβα με αυλάκωση για τον επάνω δακτύλιο συμπίεσης.

Δακτύλιοι εμβόλου, κατασκευασμένοι από χυτοσίδηρο, χρησιμεύουν για να δημιουργήσουν μια άνετη εφαρμογή μεταξύ του εμβόλου και του κυλίνδρου. Επομένως, αποτελούν την πηγή της μεγαλύτερης τριβής στον κινητήρα, οι απώλειες από τις οποίες ανέρχονται στο 25% των συνολικών μηχανικών απωλειών στον κινητήρα. Ο αριθμός και η θέση των δακτυλίων καθορίζονται από τον τύπο και τον σκοπό του κινητήρα. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι είναι 2 δακτύλιοι συμπίεσης και 1 δακτύλιος ξύστρας λαδιού.

Οι δακτύλιοι συμπίεσης αποτρέπουν την είσοδο αερίων στον στροφαλοθάλαμο από τον θάλαμο καύσης. Τα μεγαλύτερα φορτία πέφτουν στο πρώτο από αυτά, επομένως, σε ορισμένους κινητήρες, το αυλάκι του ενισχύεται με ένα χαλύβδινο ένθετο. Οι δακτύλιοι συμπίεσης μπορεί να είναι τραπεζοειδείς, κωνικοί, σε σχήμα κάννης. Μερικά από αυτά έχουν εγκοπή.

Ο δακτύλιος ξύστρας λαδιού χρησιμεύει για την αφαίρεση της περίσσειας λαδιού από τον κύλινδρο και την εμποδίζει να εισέλθει στον θάλαμο καύσης. Έχει τρύπες για αυτό. Ορισμένες παραλλαγές έχουν επέκταση ελατηρίου.

Μέρος οδηγού (φούστα)

Έχει σχήμα βαρελιού (καμπυλόγραμμο) ή κωνικό για αντιστάθμιση της θερμικής διαστολής. Σε αυτήνυπάρχουν δύο ωτίδες για τον πείρο του εμβόλου. Σε αυτές τις περιοχές τη μεγαλύτερη μάζα έχει η φούστα. Επιπλέον, παρατηρούνται οι μεγαλύτερες θερμοκρασιακές παραμορφώσεις κατά τη θέρμανση. Χρησιμοποιούνται διάφορα μέτρα για τη μείωσή τους. Μπορεί να υπάρχει ένας δακτύλιος ξύστρας λαδιού στο κάτω μέρος της φούστας.

Για τη μεταφορά δύναμης από το έμβολο ή σε αυτό, τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται μανιβέλα ή ράβδος. Ο πείρος του εμβόλου χρησιμεύει για τη σύνδεση αυτού του τμήματος σε αυτά. Είναι κατασκευασμένο από χάλυβα, έχει σωληνωτό σχήμα και μπορεί να τοποθετηθεί με διάφορους τρόπους. Τις περισσότερες φορές, χρησιμοποιείται ένα αιωρούμενο δάκτυλο, το οποίο μπορεί να περιστραφεί κατά τη λειτουργία. Για να αποφευχθεί η μετατόπιση, στερεώνεται με δακτυλίους συγκράτησης. Η άκαμπτη στερέωση χρησιμοποιείται πολύ λιγότερο συχνά. Η ράβδος λειτουργεί ως οδηγός σε ορισμένες περιπτώσεις, αντικαθιστώντας τη φούστα του εμβόλου.

Υλικά

Το έμβολο του κινητήρα μπορεί να αποτελείται από διάφορα υλικά. Σε κάθε περίπτωση, πρέπει να έχουν ιδιότητες όπως υψηλή αντοχή, καλή θερμική αγωγιμότητα, αντιτριβικές ιδιότητες, αντοχή στη διάβρωση και χαμηλό συντελεστή γραμμικής διαστολής και πυκνότητας. Για την παραγωγή εμβόλων χρησιμοποιούνται κράματα αλουμινίου και χυτοσίδηρος.

Χυτοσίδηρος

Διαθέτει υψηλή αντοχή, αντοχή στη φθορά και χαμηλό συντελεστή γραμμικής διαστολής. Η τελευταία ιδιότητα επιτρέπει σε τέτοια έμβολα να λειτουργούν με στενά διάκενα, επιτυγχάνοντας έτσι καλή στεγανοποίηση του κυλίνδρου. Ωστόσο, λόγω του σημαντικού ειδικού βάρους, τα μέρη από χυτοσίδηρο χρησιμοποιούνται μόνο σε εκείνους τους κινητήρες όπου οι παλινδρομικές μάζες έχουν δυνάμειςαδράνειας, που δεν αποτελεί περισσότερο από το ένα έκτο των δυνάμεων πίεσης στον πυθμένα του εμβόλου αερίου. Επιπλέον, λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας, η θέρμανση του πυθμένα των εξαρτημάτων από χυτοσίδηρο κατά τη λειτουργία του κινητήρα φτάνει τους 350-450 ° C, κάτι που είναι ιδιαίτερα ανεπιθύμητο για τις επιλογές καρμπυρατέρ, καθώς οδηγεί σε ανάφλεξη με λάμψη.

Αλουμίνιο

Αυτό το υλικό χρησιμοποιείται πιο συχνά για έμβολα. Αυτό οφείλεται στο χαμηλό ειδικό βάρος (τα μέρη αλουμινίου είναι 30% ελαφρύτερα από τα μέρη από χυτοσίδηρο), στην υψηλή θερμική αγωγιμότητα (3-4 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χυτοσιδήρου), που διασφαλίζει ότι ο πυθμένας δεν θερμαίνεται περισσότερο από 250 ° C, που καθιστά δυνατή την αύξηση του λόγου συμπίεσης και την καλύτερη πλήρωση των κυλίνδρων και υψηλές αντιτριβικές ιδιότητες. Ταυτόχρονα, το αλουμίνιο έχει γραμμικό συντελεστή διαστολής που είναι 2 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του χυτοσιδήρου, ο οποίος αναγκάζει να γίνουν μεγάλα κενά με τα τοιχώματα του κυλίνδρου, δηλαδή οι διαστάσεις των εμβόλων αλουμινίου είναι μικρότερες από αυτές του χυτοσιδήρου για ίδιους κυλίνδρους. Επιπλέον, τέτοια μέρη έχουν χαμηλότερη αντοχή, ειδικά όταν θερμαίνονται (στους 300 ° C, μειώνεται κατά 50-55%, ενώ για το χυτοσίδηρο - κατά 10%).

Για να μειωθεί ο βαθμός τριβής, τα τοιχώματα των εμβόλων επικαλύπτονται με ένα αντιτριβικό υλικό, το οποίο χρησιμοποιείται ως γραφίτης και δισουλφίδιο μολυβδαινίου.

Θέρμανση

Όπως αναφέρθηκε, κατά τη λειτουργία του κινητήρα, τα έμβολα μπορούν να θερμανθούν έως και 250-450 °C. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να ληφθούν μέτρα που στοχεύουν τόσο στη μείωση της θέρμανσης όσο και στην αντιστάθμιση της θερμικής διαστολής που προκαλείται από αυτήν.λεπτομέρειες.

Για την ψύξη των εμβόλων χρησιμοποιείται λάδι, το οποίο παρέχεται στο εσωτερικό τους με διάφορους τρόπους: δημιουργούν ένα νέφος λαδιού στον κύλινδρο, το ψεκάζουν μέσα από μια οπή στη μπιέλα ή με ένα ακροφύσιο, το εγχέουν στο δακτυλιοειδές κανάλι, κυκλοφορεί μέσω του σωληνοειδούς πηνίου στο κάτω μέρος του εμβόλου.

Για να αντισταθμιστούν οι παραμορφώσεις της θερμοκρασίας στις περιοχές της παλίρροιας, οι ποδιές περιστρέφονται και στις δύο πλευρές του μετάλλου σε βάθος 0,5-1,5 mm με τη μορφή σχισμών σε σχήμα U ή T. Ένα τέτοιο μέτρο βελτιώνει τη λίπανσή του και αποτρέπει την εμφάνιση χάραξης από παραμορφώσεις θερμοκρασίας, επομένως αυτές οι εσοχές ονομάζονται ψυγεία. Χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με κωνική ή βαρελίσια φούστα. Αυτό αντισταθμίζει τη γραμμική διαστολή του λόγω του γεγονότος ότι όταν θερμαίνεται, η φούστα παίρνει ένα κυλινδρικό σχήμα. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται ένθετα αντιστάθμισης έτσι ώστε η διάμετρος του εμβόλου να παρουσιάζει περιορισμένη θερμική διαστολή στο επίπεδο αιώρησης της μπιέλας. Είναι επίσης δυνατό να απομονωθεί το τμήμα οδήγησης από την κεφαλή που βιώνει τη μεγαλύτερη θερμότητα. Τέλος, στους τοίχους της φούστας προσδίδονται ελαστικές ιδιότητες εφαρμόζοντας ένα λοξό κόψιμο σε όλο της το μήκος.

Τεχνολογία παραγωγής

Σύμφωνα με τη μέθοδο κατασκευής, τα έμβολα χωρίζονται σε χυτά και σφυρήλατα (σταμπωτά). Τα μέρη του πρώτου τύπου χρησιμοποιούνται στα περισσότερα αυτοκίνητα και η αντικατάσταση των εμβόλων με σφυρήλατα χρησιμοποιείται στον συντονισμό. Οι σφυρήλατες επιλογές χαρακτηρίζονται από αυξημένη αντοχή και ανθεκτικότητα, καθώς και από χαμηλότερο βάρος. Επομένως, η εγκατάσταση εμβόλων αυτού του τύπου αυξάνει την αξιοπιστία και την απόδοση του κινητήρα. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για κινητήρες που λειτουργούν σε αυξημένες συνθήκεςφορτώνει, ενώ τα χυτά μέρη είναι αρκετά για καθημερινή χρήση.

Αίτηση

Το έμβολο είναι ένα πολυλειτουργικό εξάρτημα. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται όχι μόνο σε κινητήρες. Για παράδειγμα, υπάρχει ένα έμβολο δαγκάνας φρένων, καθώς λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Επίσης, ο μηχανισμός στροφάλου χρησιμοποιείται σε ορισμένα μοντέλα συμπιεστών, αντλιών και άλλου εξοπλισμού.