Pistone GHIACCIO. Dispositivo e scopo

La miscela di carburante che brucia nel cilindro del motore rilascia energia termica. Quindi si trasforma in un'azione meccanica che fa ruotare l'albero motore. L'elemento chiave di questo processo è il pistone.

Questo dettaglio non è così primitivo come potrebbe sembrare a prima vista. Sarebbe un grosso errore considerarlo un semplice spacciatore.

Il pistone si trova nel cilindro, dove si alterna.

Mentre si muove verso il punto morto superiore (TDC), il pistone comprime la miscela di carburante. In un motore a combustione interna a benzina, si accende in un momento vicino alla pressione massima. In un motore diesel, l'accensione avviene direttamente a causa dell'elevata compressione.

L'aumento della pressione dei gas formati durante la combustione spinge il pistone nella direzione opposta. Insieme al pistone si muove la biella ad esso articolata, che lo fa ruotare. Quindi l'energia dei gas compressi viene convertita in coppia, trasmessa attraverso la trasmissione alle ruote dell'auto.

Durante la combustione, la temperatura dei gas raggiunge i 2 mila gradi. Poiché la combustione è esplosiva, il pistone è soggetto a forti carichi d'urto.

Il carico estremo e le condizioni operative quasi estreme richiedono requisiti speciali per il design e i materiali utilizzati per la sua fabbricazione.

Quando si progettano i pistoni, ci sono una serie di punti importanti da considerare:

• la necessità di garantire una lunga durata e, quindi, di ridurre al minimo l'usura del pezzo;
• prevenire il burnout del pistone durante il funzionamento ad alta temperatura;
• garantire la massima tenuta per evitare sfondamenti di gas;
• minimizzare le perdite dovute all'attrito;
• garantire un raffreddamento efficiente.

Il materiale del pistone deve avere una serie di proprietà specifiche:

• forza significativa;
• massima conducibilità termica possibile;
• resistenza al calore e capacità di resistere a sbalzi di temperatura;
• il coefficiente di dilatazione termica deve essere piccolo ed essere il più vicino possibile al corrispondente coefficiente del cilindro per garantire una buona tenuta;
• resistenza alla corrosione;
• proprietà antifrizione;
• bassa densità in modo che la parte non sia troppo pesante.

Poiché non è stato ancora creato il materiale che soddisfi idealmente tutti questi requisiti, è necessario utilizzare opzioni di compromesso. I pistoni per motori a combustione interna sono realizzati in ghisa grigia e leghe di alluminio con silicio (silumin). Nei pistoni compositi per motori diesel capita che la testa sia in acciaio.

La ghisa è abbastanza forte e resistente all'usura, tollera bene il forte calore, ha proprietà antifrizione e piccola espansione termica. Ma a causa della bassa conducibilità termica, il pistone in ghisa può riscaldarsi fino a 400°C. In un motore a benzina, questo è inaccettabile, poiché può causare la preaccensione.

Pertanto, nella maggior parte dei casi, i pistoni per motori a combustione interna per autoveicoli sono realizzati mediante stampaggio o colata da silumin contenente almeno il 13% di silicio. L'alluminio puro non è adatto, poiché si espande troppo quando viene riscaldato, il che porta a un maggiore attrito e sfregamento. Questi possono essere falsi in cui puoi imbatterti quando acquisti pezzi di ricambio in luoghi dubbi. Per evitare che ciò accada, contatta quelli affidabili.

Il pistone in lega di alluminio è leggero e conduce bene il calore, in modo che il suo riscaldamento non superi i 250 ° C. Questo è abbastanza adatto per motori a combustione interna alimentati a benzina. Anche le proprietà antifrizione del silumin sono abbastanza buone.

Allo stesso tempo, questo materiale non è privo di inconvenienti. Quando la temperatura aumenta, diventa meno durevole. E a causa della notevole dilatazione lineare durante il riscaldamento, è necessario adottare misure aggiuntive per preservare la tenuta attorno al perimetro della testa e non ridurre la compressione.

Questa parte ha la forma di un bicchiere ed è composta da una testa e da una parte guida (gonna). Nella testata, a sua volta, è possibile distinguere il fondo e la parte di tenuta.

fondo

È la superficie di lavoro principale del pistone, è essa che percepisce la pressione dei gas in espansione. La sua superficie è determinata dal tipo di unità, dal posizionamento di ugelli, candele, valvole e dallo specifico dispositivo CPG. Per gli ICE che utilizzano benzina, è reso piatto o concavo con ritagli aggiuntivi per evitare difetti alle valvole. Il fondo convesso conferisce maggiore resistenza, ma aumenta il trasferimento di calore e quindi viene utilizzato raramente. Concavo consente di organizzare una piccola camera di combustione e fornire un elevato rapporto di compressione, particolarmente importante nelle unità diesel.

Parte di tenuta

Questo è il lato della testa. Le scanalature per le fasce elastiche sono realizzate attorno alla circonferenza.

Gli anelli di compressione svolgono il ruolo di tenuta, prevenendo la fuoriuscita di gas compressi e i raschiaolio rimuovono il lubrificante dalla parete, impedendogli di entrare nella camera di combustione. L'olio scorre sotto il pistone attraverso i fori della scanalatura e poi ritorna nella coppa dell'olio.

La sezione del lato laterale tra il bordo del fondo e l'anello superiore è chiamata zona di fuoco o calore. È lui che sperimenta il massimo effetto termico. Per evitare l'esaurimento del pistone, questa cinghia è abbastanza larga.

Parte guida

Non consente al pistone di deformarsi durante il movimento alternativo.

Per compensare l'espansione termica, la gonna è realizzata curvilinea oa forma di cono. Sul lato viene solitamente applicato un rivestimento antifrizione.

All'interno ci sono delle sporgenze: due afflussi con fori per lo spinotto del pistone, su cui è posizionata la testa.

Ai lati, nella zona delle borchie, sono praticate delle piccole rientranze per evitare deformazioni termiche e il verificarsi di rigature.

Poiché il regime di temperatura del pistone è molto stressante, la questione del suo raffreddamento è molto importante.

Le fasce elastiche sono il modo principale per rimuovere il calore. Attraverso di essi viene rimossa almeno la metà dell'energia termica in eccesso, che viene trasferita alla parete del cilindro e quindi alla camicia di raffreddamento.

Un altro importante canale del dissipatore di calore è la lubrificazione. Vengono utilizzati nebbia d'olio nel cilindro, lubrificazione attraverso il foro nella biella, spruzzatura forzata con un ugello dell'olio e altri metodi. Più di un terzo del calore può essere rimosso facendo circolare l'olio.

Inoltre, parte dell'energia termica viene spesa per riscaldare la parte fresca della miscela combustibile che è entrata nel cilindro.

Gli anelli mantengono la quantità di compressione desiderata nei cilindri e rimuovono la parte del leone del calore. E rappresentano circa un quarto di tutte le perdite per attrito nel motore a combustione interna. Pertanto, l'importanza della qualità e delle condizioni delle fasce elastiche per il funzionamento stabile del motore a combustione interna difficilmente può essere sopravvalutata.

Di solito ci sono tre anelli: due anelli di compressione in alto e un raschiaolio in basso. Ma ci sono opzioni con un numero diverso di squilli, da due a sei.

La scanalatura dell'anello superiore in silumin Si dà il caso che sia realizzata con un inserto in acciaio che ne aumenta la resistenza all'usura.

Gli anelli sono realizzati con gradi speciali di ghisa. Tali anelli sono caratterizzati da elevata resistenza, elasticità, resistenza all'usura, basso coefficiente di attrito e mantengono le loro proprietà per lungo tempo. Aggiunte di molibdeno, tungsteno e alcuni altri metalli conferiscono ulteriore resistenza al calore alle fasce elastiche.

Quelli nuovi hanno bisogno di essere macinati. Se avete sostituito gli anelli, assicuratevi di far funzionare il motore a combustione interna per un certo periodo, evitando condizioni di funzionamento intenso. In caso contrario gli anelli non lappati potrebbero surriscaldarsi e perdere elasticità e in alcuni casi addirittura rompersi. Le conseguenze potrebbero essere guasti alle guarnizioni, perdita di potenza, ingresso di lubrificante nella camera di combustione, surriscaldamento e bruciatura del pistone.