Το έμβολο είναι ένα από τα στοιχείαο μηχανισμός στροφάλου, στον οποίο βασίζεται η αρχή λειτουργίας πολλών κινητήρων εσωτερικής καύσης. Αυτό το άρθρο εξετάζει τη σχεδίαση και τα χαρακτηριστικά αυτών των εξαρτημάτων.
Ένα έμβολο είναι ένα μέρος που εκτελεί παλινδρομικές κινήσεις σε έναν κύλινδρο και παρέχει μια μετατροπή σε μηχανικό έργο των μεταβολών της πίεσης του αερίου.
Με τη συμμετοχή αυτών των λεπτομερειών,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 μεταδίδει τη δύναμη στη μπιέλα. Επιπλέον, σφραγίζει τον θάλαμο καύσης και απομακρύνει τη θερμότητα από αυτόν.
Το έμβολο είναι τμήμα τριών τεμαχίων, δηλαδήη δομή αποτελείται από τρία στοιχεία με διαφορετικές λειτουργίες και δύο μέρη: μια κεφαλή, στην οποία συνδυάζονται το κάτω μέρος και το τμήμα σφράγισης, και ένα τμήμα οδηγό, που αντιπροσωπεύεται από μια φούστα.
Μπορεί να έχει διαφορετικό σχήμα ανάλογαπολλούς παράγοντες. Για παράδειγμα, η διαμόρφωση της κορώνας του εμβόλου ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης καθορίζεται από τη θέση άλλων δομικών στοιχείων, όπως μπεκ, κεριά, βαλβίδες, το σχήμα του θαλάμου καύσης, τις ιδιαιτερότητες των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε αυτόν, γενική σχεδίαση του κινητήρα, κλπ. Σε κάθε περίπτωση, καθορίζει τα χαρακτηριστικά της λειτουργίας.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι διαμόρφωσης κάτω μέρους.έμβολα: κυρτά και κοίλα. Το πρώτο παρέχει μεγαλύτερη αντοχή, αλλά υποβαθμίζει τη διαμόρφωση του θαλάμου καύσης. Με έναν κοίλο πυθμένα, ο θάλαμος καύσης, αντίθετα, έχει βέλτιστο σχήμα, αλλά οι εναποθέσεις άνθρακα εναποτίθενται πιο έντονα. Λιγότερο συχνά (σε δίχρονους κινητήρες) υπάρχουν έμβολα με πυθμένα που αντιπροσωπεύεται από μια προεξοχή ανακλαστήρα. Αυτό είναι απαραίτητο κατά τον καθαρισμό για την κατευθυντική κίνηση των προϊόντων καύσης. Τα μέρη του βενζινοκινητήρα έχουν συνήθως επίπεδο ή σχεδόν επίπεδο πυθμένα. Μερικές φορές έχουν αυλακώσεις για το πλήρες άνοιγμα των βαλβίδων. Για κινητήρες με άμεσο ψεκασμό, τα έμβολα χαρακτηρίζονται από πιο περίπλοκη 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 του αυλακιού της πρώτης συμπίεσηςο δακτύλιος και ο πυθμένας ονομάζεται ζώνη πυρκαγιάς εμβόλου. Η τιμή του ύψους του είναι πολύ σημαντική, η οποία είναι διαφορετική για μέρη κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά. Σε κάθε περίπτωση, εάν το ύψος του δακτυλίου πυρκαγιάς υπερβαίνει την ελάχιστη επιτρεπόμενη τιμή, μπορεί να οδηγήσει σε καύση του εμβόλου και παραμόρφωση της έδρας του άνω δακτυλίου συμπίεσης.
Εδώ είναι η ξύστρα λαδιού και η συμπίεσηδαχτυλίδια. 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 από αυτά έχουν χείλος από ανθεκτικό στη διάβρωση χυτοσίδηρο με αυλάκωση για τον άνω δακτύλιο συμπίεσης.
Χρησιμοποιούνται δακτύλιοι εμβόλου από χυτοσίδηροδημιουργώντας μια σφιχτή εφαρμογή του εμβόλου στον κύλινδρο. Επομένως, αποτελούν την πηγή της μεγαλύτερης τριβής στον κινητήρα, απώλειες από τις οποίες αντιπροσωπεύουν το 25% του συνολικού ποσού των μηχανικών απωλειών στον κινητήρα. Ο αριθμός και η διάταξη των δακτυλίων καθορίζονται από τον τύπο και τον σκοπό του κινητήρα. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα είναι 2 δακτύλιοι συμπίεσης και 1 δακτύλιος ξύστρας λαδιού.
Οι δακτύλιοι συμπίεσης κάνουν τη δουλειάαποτρέποντας 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 βαρελιού. Μερικά από αυτά έχουν μια αποκοπή.
Ο δακτύλιος ξύστρας λαδιού χρησιμεύει για την αφαίρεση της περίσσειας λαδιού από τον κύλινδρο και την εμποδίζει να εισέλθει στον θάλαμο καύσης. Υπάρχουν τρύπες σε αυτό για αυτό. Ορισμένες παραλλαγές διαθέτουν διαστολέα με ελατήριο.
Έχει σχήμα βαρελιού (κυρτό) ήκωνικό για να αντισταθμίσει τη θερμική διαστολή. Υπάρχουν δύο ωτίδες ακίδων εμβόλου πάνω του. Σε αυτές τις περιοχές τη μεγαλύτερη μάζα έχει η φούστα. Επιπλέον, οι μεγαλύτερες θερμοκρασιακές παραμορφώσεις παρατηρούνται εκεί κατά τη θέρμανση. Χρησιμοποιούνται διάφορα μέτρα για τη μείωσή τους. Ένας δακτύλιος ξύστρας λαδιού μπορεί να βρίσκεται στο κάτω μέρος της φούστας.
Για μεταφορά δύναμης από ή προς το έμβολοπιο συχνά χρησιμοποιείται μανιβέλα ή ράβδος. Ο πείρος του εμβόλου χρησιμοποιείται 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, σε ορισμένες περιπτώσεις, λειτουργεί ως οδηγός, αντικαθιστώντας τη φούστα του εμβόλου.
Το έμβολο του κινητήρα μπορεί να αποτελείται από διάφοραυλικά. 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.
Διαφέρει σε μεγάλη αντοχή, αντοχή στη φθορά καιχαμηλός συντελεστής γραμμικής διαστολής. Η τελευταία ιδιότητα επιτρέπει σε τέτοια έμβολα να λειτουργούν με μικρά διάκενα, επιτυγχάνοντας έτσι μια 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 αδρανειακές δυνάμεις που δεν αποτελούν περισσότερο από το ένα έκτο των δυνάμεων πίεσης στην κορώνα του εμβόλου των αερίων. Επιπλέον, λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας, η θέρμανση του πυθμένα των εξαρτημάτων από χυτοσίδηρο κατά τη λειτουργία του κινητήρα φτάνει τα 350-450 °C, το οποίο είναι ιδιαίτερα ανεπιθύμητο για εκδόσεις καρμπυρατέρ, καθώς οδηγεί σε ανάφλεξη με λάμψη.
Αυτό το υλικό χρησιμοποιείται περισσότεροσυχνά. Αυτό οφείλεται στο χαμηλό ειδικό βάρος (τα μέρη αλουμινίου είναι 30% ελαφρύτερα από το χυτοσίδηρο), στην υψηλή θερμική αγωγιμότητα (3-4 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χυτοσιδήρου), η οποία παρέχει θέρμανση του πυθμένα σε όχι περισσότερο από 250 ° C ότι επιτρέπει αυξάνωένια βαθμόςκαι συμπίεση και παρέχει είναι καλύτεραε πλήρωσηε κύλινδροςσε και υψηλός αντιτριβήμι ιδιότητες. Ταυτόχρονα, το αλουμίνιο έχει 2 φορές περισσότερο από το χυτοσίδηρο, γραμμικός συντελεστής διαστολής, που μας αναγκάζει να κάνουμε μεγάλα κενά με τοιχώματα κυλίνδρων, που είναι μεγέθη εμβόλου λιγότερο αλουμίνιο από το χυτοσίδηροένα, για ίδιους κυλίνδρους. Επιπλέον, τέτοιες λεπτομέρειες καιιδρώτας χαμηλότερη αντοχή, ειδικά σε θερμαινόμενη κατάσταση (στους 300 ° C μειώνεται κατά 50-55%, ενώ στον χυτοσίδηροαπό αυτά - στο 10%).
Για να μειωθεί ο βαθμός τριβής, τα τοιχώματα των εμβόλων επικαλύπτονται με ένα αντιτριβικό υλικό, το οποίο χρησιμοποιείται ως γραφίτης και δισουλφίδιο του μολυβδαινίου.
Όπως αναφέρθηκε, κατά τη λειτουργία του κινητήρα, τα έμβολα μπορούν να ζεσταθούν 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 των εξαρτημάτων που προκαλείται από αυτήν.
Για την ψύξη των εμβόλων χρησιμοποιείται λάδι, το οποίοτροφοδοτούνται στο εσωτερικό τους με διάφορους τρόπους: δημιουργούν ένα νέφος λαδιού στον κύλινδρο, το ψεκάζουν μέσω μιας οπής στη μπιέλα ή με ένα ακροφύσιο, το εγχέουν σε ένα δακτυλιοειδές κανάλι και το κυκλοφορούν μέσω ενός σωληνοειδούς πηνίου στον πυθμένα του εμβόλου. .
Για την αντιστάθμιση θερμικών παραμορφώσεων σε παλιρροϊκές τοποθεσίες φούστες και στις δύο πλευρές αλέθω μέταλλο βάθους 0,5-1,5 mm με τη μορφή σχισμών σε σχήμα U ή T... Αυτό το μέτρο βελτιώνεται της λίπανση και προλαμβάνει εμφανίσειςε από θερμικές παραμορφώσεις γδαρσίματος, επομένωςε οι αυλακώσεις ονομάζονται ψυγεία. Τους χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με κωνική φούστα ή φούστα σε σχήμα βαρελιού. Την αποζημιώνει γραμμικός διαστολή λόγω του γεγονότος ότι όταν θερμαίνεται η φούστα παίρνει κυλινδρικό σχήμα. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται ένθετα αντιστάθμισης.έτσι ώστε η διάμετρος του εμβόλου να έχει περιορισμένη θερμάε μεγέθυνσηε στο λικνιζόμενο επίπεδο της μπιέλας. Είναι επίσης δυνατή η μόνωση του τμήματος οδηγού από την πιο καυτή κεφαλή. Τέλος, οι τοίχοι της φούστας μαλακώνουν εφαρμόζοντας ένα λοξό κόψιμο σε όλο το μήκος του.
Σύμφωνα με τη μέθοδο κατασκευής, τα έμβολα υποδιαιρούνται σε χυτά και σφυρήλατα (σταμπωτά). Μέρη του πρώτου τύπου ισχύουν στα περισσότεραε αυτοκίνητα, και αντικατάσταση εμβόλων με σφυρήλαταχρησιμοποιείται στο συντονισμό. Οι σφυρήλατες επιλογές χαρακτηρίζονται από αυξημένη αντοχή και ανθεκτικότητα, καθώς και από χαμηλότερο βάρος. Επομένως, η εγκατάσταση αυτού του τύπου εμβόλου αυξάνει την αξιοπιστία και την απόδοση του κινητήρα. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για κινητήρες που λειτουργούν με αυξημένα φορτία, ενώ τα χυτά μέρη επαρκούν για καθημερινή χρήση.
Το έμβολο είναι ένα πολυλειτουργικό εξάρτημα. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται όχι μόνο σε κινητήρες. Για παράδειγμα, υπάρχει ένα έμβολο δαγκάνας φρένων, αφού λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Επίσης Ο μηχανισμός στροφάλου χρησιμοποιείται σε ορισμένα μοντέλα συμπιεστών, αντλιών και άλλου εξοπλισμού.
