Un pistone fa parte del motore di un'auto. Dispositivo, sostituzione, installazione pistone

2024 Autore: Erin Ralphs | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-19 17:04

Il pistone è uno degli elementi del meccanismo a manovella, su cui si basa il principio di funzionamento di molti motori a combustione interna. Questo articolo discute il design e le caratteristiche di queste parti.

Definizione

Un pistone è una parte che esegue movimenti alternativi in un cilindro e assicura la trasformazione delle variazioni di pressione del gas in lavoro meccanico.

Destinazione

Con la partecipazione di queste parti si realizza il processo termodinamico del motore. Poiché il pistone è uno degli elementi del manovellismo, percepisce la pressione prodotta dai gas e trasferisce la forza alla biella. Inoltre, garantisce la tenuta della camera di combustione e l'allontanamento del calore dalla stessa.

Design

Il pistone è una parte in tre pezzi, ovvero il suo design comprende tre componenti che svolgono funzioni diverse e due parti: la testa, che unisce la parte inferiore e quella di tenuta, e la parte di guida, rappresentata dalla gonna.

In basso

Può essere diversoforma a seconda di molti fattori. Ad esempio, la configurazione del fondo dei pistoni di un motore a combustione interna è determinata dalla posizione di altri elementi strutturali, come ugelli, candele, valvole, dalla forma della camera di combustione, dalle caratteristiche dei processi che vi si verificano, il design complessivo del motore, ecc. In ogni caso determina le caratteristiche di funzionamento.

Esistono due tipi principali di configurazione del cielo del pistone: convessa e concava. Il primo fornisce maggiore robustezza, ma peggiora la configurazione della camera di combustione. Con un fondo concavo, la camera di combustione, al contrario, ha una forma ottimale, ma i depositi di carbonio si depositano più intensamente. Meno comunemente (nei motori a due tempi) ci sono pistoni con un fondo rappresentato da una sporgenza del riflettore. Ciò è necessario quando si soffia per il movimento diretto dei prodotti della combustione. Le parti dei motori a benzina di solito hanno un fondo piatto o quasi piatto. A volte hanno scanalature per aprire completamente le valvole. Nei motori ad iniezione diretta, i pistoni sono caratterizzati da una configurazione più complessa. Nei motori diesel si distinguono per la presenza di una camera di combustione nella parte inferiore, che fornisce un buon vortice e migliora la formazione della miscela.

La maggior parte dei pistoni sono a lato singolo, sebbene ci siano anche versioni a doppia faccia con due parti inferiori.

La distanza tra la scanalatura del primo anello di compressione e il fondo è chiamata zona di sparo del pistone. Il valore della sua altezza è molto importante, che è diverso per le parti realizzate con materiali diversi. In ogni caso, l' altezza dell'anello di fuoco oltrei limiti del valore minimo ammissibile possono portare alla bruciatura del pistone e alla deformazione della sede dell'anello di compressione superiore.

Parte di tenuta

Ecco il raschiaolio e gli anelli di compressione. Per le parti del primo tipo, i canali hanno fori passanti per l'ingresso dell'olio rimosso dalla superficie del cilindro nel pistone, da dove entra nella coppa dell'olio. Alcuni hanno un bordo in acciaio inossidabile con una scanalatura per l'anello di compressione superiore.

Le fasce elastiche, realizzate in ghisa, servono a creare un perfetto accoppiamento tra pistone e cilindro. Pertanto, sono la fonte del maggior attrito nel motore, le cui perdite ammontano al 25% delle perdite meccaniche totali del motore. Il numero e la posizione degli anelli sono determinati dal tipo e dallo scopo del motore. I più comunemente usati sono 2 anelli di compressione e 1 anello raschiaolio.

Gli anelli di compressione svolgono il compito di impedire ai gas di entrare nel basamento dalla camera di combustione. I carichi maggiori cadono sul primo di essi, quindi, in alcuni motori, la sua scanalatura è rinforzata con un inserto in acciaio. Gli anelli di compressione possono essere trapezoidali, conici, a forma di botte. Alcuni di loro hanno un ritaglio.

L'anello raschiaolio serve a rimuovere l'olio in eccesso dal cilindro e ne impedisce l'ingresso nella camera di combustione. Ha dei buchi per questo. Alcune varianti hanno un espansore a molla.

Parte guida (gonna)

Ha una forma a botte (curvilinea) o conica per compensare l'espansione termica. Su di leici sono due alette per lo spinotto del pistone. In queste zone, la gonna ha la massa maggiore. Inoltre, si osservano le maggiori deformazioni della temperatura durante il riscaldamento. Vengono utilizzate varie misure per ridurle. Potrebbe esserci un anello raschiaolio nella parte inferiore della gonna.

Per trasferire la forza dal pistone o ad esso, molto spesso viene utilizzata una manovella o un'asta. Lo spinotto del pistone serve per collegare questa parte a loro. È realizzato in acciaio, ha una forma tubolare e può essere installato in diversi modi. Molto spesso viene utilizzato un dito mobile, che può essere ruotato durante il funzionamento. Per evitare spostamenti, è fissato con anelli di ritegno. Il fissaggio rigido viene utilizzato molto meno frequentemente. Lo stelo funge in alcuni casi da guida, sostituendo il mantello del pistone.

Materiali

Il pistone del motore può essere composto da vari materiali. In ogni caso devono possedere qualità quali elevata resistenza, buona conducibilità termica, proprietà antifrizione, resistenza alla corrosione e basso coefficiente di dilatazione lineare e densità. Per la produzione di pistoni vengono utilizzate leghe di alluminio e ghisa.

Ghisa

È caratterizzato da elevata resistenza, resistenza all'usura e basso coefficiente di dilatazione lineare. Quest'ultima proprietà consente a tali pistoni di funzionare con giochi ravvicinati, ottenendo così una buona tenuta del cilindro. Tuttavia, a causa del significativo peso specifico, le parti in ghisa vengono utilizzate solo in quei motori in cui le masse alternative hanno forzeinerzia, che costituisce non più di un sesto delle forze di pressione sul fondo del pistone a gas. Inoltre, a causa della bassa conduttività termica, il riscaldamento della parte inferiore delle parti in ghisa durante il funzionamento del motore raggiunge i 350-450 °C, il che è particolarmente indesiderabile per le opzioni del carburatore, poiché porta all'accensione a incandescenza.

Alluminio

Questo materiale è più comunemente usato per i pistoni. Ciò è dovuto al basso peso specifico (le parti in alluminio sono più leggere del 30% rispetto alle parti in ghisa), all'elevata conducibilità termica (3-4 volte maggiore di quella della ghisa), che assicura che il fondo sia riscaldato a non più di 250° C, che permette di aumentare il rapporto di compressione e fornire un migliore riempimento dei cilindri, ed elevate proprietà antifrizione. Allo stesso tempo, l'alluminio ha un coefficiente di dilatazione lineare che è 2 volte maggiore di quello della ghisa, il che costringe a creare grandi spazi vuoti con le pareti del cilindro, cioè le dimensioni dei pistoni in alluminio sono inferiori a quelle della ghisa per cilindri identici. Inoltre, tali parti hanno una resistenza inferiore, soprattutto se riscaldate (a 300 ° C, diminuisce del 50-55%, mentre per la ghisa - del 10%).

Per ridurre il grado di attrito, le pareti dei pistoni sono rivestite con un materiale antifrizione, che viene utilizzato come grafite e bisolfuro di molibdeno.

Riscaldamento

Come accennato, durante il funzionamento del motore, i pistoni possono riscaldarsi fino a 250-450 °C. Pertanto, è necessario adottare misure volte sia a ridurre il riscaldamento che a compensare la dilatazione termica da esso causata.dettagli.

Per raffreddare i pistoni si utilizza l'olio, che viene fornito al loro interno in vari modi: creano una nebbia d'olio nel cilindro, la spruzzano attraverso un foro della biella o con un ugello, la iniettano nella canale anulare, circola attraverso la bobina tubolare nella parte inferiore del pistone.

Per compensare le deformazioni della temperatura nelle zone delle maree, le gonne sono tornite su entrambi i lati del metallo di 0,5-1,5 mm di profondità sotto forma di fessure a forma di U o T. Tale misura migliora la sua lubrificazione e previene la comparsa di rigature da deformazioni della temperatura, quindi questi recessi sono chiamati frigoriferi. Sono usati in combinazione con una gonna conica oa forma di botte. Ciò compensa la sua dilatazione lineare dovuta al fatto che una volta riscaldata, la gonna assume una forma cilindrica. Inoltre, vengono utilizzati inserti di compensazione in modo che il diametro del pistone subisca una dilatazione termica limitata nel piano di oscillazione della biella. È inoltre possibile isolare la parte guida dalla testata che subisce più calore. Infine, le pareti della gonna ottengono proprietà elastiche applicando un taglio obliquo su tutta la sua lunghezza.

Tecnologia di produzione

Secondo il metodo di fabbricazione, i pistoni sono divisi in fusi e forgiati (stampati). Le parti del primo tipo sono utilizzate sulla maggior parte delle auto e nella messa a punto viene utilizzata la sostituzione dei pistoni con quelli forgiati. Le opzioni forgiate sono caratterizzate da una maggiore resistenza e durata, nonché da un peso inferiore. Pertanto, l'installazione di pistoni di questo tipo aumenta l'affidabilità e le prestazioni del motore. Ciò è particolarmente importante per i motori che operano in condizioni di aumentocarichi, mentre le parti fuse sono sufficienti per l'uso quotidiano.

Applicazione

Il pistone è una parte multifunzionale. Pertanto, viene utilizzato non solo nei motori. Ad esempio, c'è un pistone della pinza del freno, poiché funziona in modo simile. Inoltre, il meccanismo a manovella viene utilizzato su alcuni modelli di compressori, pompe e altre apparecchiature.