لوله پیستونی چیست؟
لوله پیستونی، در کنار لوله سیلندری هیدرولیک یکی از مهمترین بخش های موتور خودرو را تشکیل میدهد. عملکرد پیستون در خودرو این است که به عنوان یک پلاگین متحرک در سیلندر عمل کرده و قسمت پایینی محفظه احتراق را تشکیل دهد. بین پیستون و دیواره سیلندر آب بندی محکمی وجود دارد. بنابراین تنها راه برای گسترش گازهای احتراق داغ، فشار دادن پیستون به پایین است. بیش از 60 درصد اصطکاک داخل موتور از حرکت مجموعه پیستون ناشی میشود، بنابراین این قسمت از اصلیترین بخشهای تمرکز برای بهبود کارایی موتورها است. نیروهای بزرگی در حین تغییر جهت پیستون در حرکت بالا و پایین ایجاد میشوند. یک پیستون سبک تر دارای حرکت کمتری است، بنابراین نیروی کمتری وارد میکند. این بدان معنی است که فشار مداوم برای کاهش وزن میله اتصال و پیستون وجود دارد.
پیستون از طریق یک میله اتصال به میل لنگ متصل میشود. این قطعات با هم به عنوان مجموعه پیستون شناخته میشوند. هر دو انتهای میله اتصال به صورت آزاد قابل چرخش هستند. قسمتی از میله اتصال که به پیستون متصل میشود، انتهای کوچک نامیده میشود و انتهایی که به دور میل لنگ متصل میشود، انتهای بزرگ نامیده میشود. انتهای بزرگ دارای درزهای یاتاقان است که اصطکاک را به حداقل می رساند و فاصله مناسب روغن را با میل کروم روی میل لنگ حفظ میکند.
اجزای تشکیل دهنده پیستون
همه قدرت موتور از نیروی فشاردهنده به بالای پیستون ناشی میشود. این نیرو به عنوان مساحت پیستون ضرب در فشار گاز تعیین میشود. پیستونهای بزرگتر و فشار گاز بیشتر قدرت بیشتری را تأمین میکند. به طور کلی، اندازه پیستون با طراحی موتور محدود میشود، اما پیستون با ایجاد یک مهر و موم مقاوم در برابر گاز با دیوار سیلندر، نقش مهمی در حفظ فشار بالای گاز دارد.
سطح بالای پیستون تاج نامیده میشود. انواع مختلفی از تاج در موتورهای تولیدی وجود دارد، اما معمولاً تاج صاف، گنبدی یا روکش دار خواهد بود. تقریباً همه پیستونهای مدرن دارای دریچه ای هستند که فاصله ای را در اطراف دریچه ها در بالای ضربه پیستون ایجاد میکند. تاج، ناحیه ای است که مستقیماً با گازهای احتراق داغ در تماس است و بسیار داغ میشود. این ناحیه است که بیشتر گسترش می یابد و بنابراین از قسمت پایین پیستون یک مخروط به داخل ایجاد میشود تا فاصله بیشتری بین این تاج و حلقه پیستون در اطراف سطح بالا ایجاد شود. در حالی که ما می خواهیم یک مهر و موم مقاوم در برابر گاز داشته باشیم، ما همچنین نیاز داریم که پیستون به آرامی در طول سیلندر با حداقل اصطکاک حرکت کند، بنابراین پیستون به کمی فاصله نیاز دارد. یک پیستون معمولی دارای فاصله 0.1 میلی متر (0.004 اینچ) بین خود و دیواره لوله سیلندری است، این به اندازه عرض موی انسان است. برای حفظ این فاصله، پیستون باید دقیقاً ماشینکاری شود و آلیاژی که از آن ساختهشده است دقیقاً مشخص میشود تا انبساط حرارتی را در نظر بگیرد.
شکاف کوچک بین پیستون و دیواره سیلندر توسط حلقه های پیستون، که در شیارهای روی پیستون در ناحیه ای معروف به تسمه پیستون قرار میگیرد، پر میشود. به فضاهای بین این شیارها زمین حلقه گفته میشود. پیستون توسط یک لوله توخالی کوتاه به نام پین مچ یا سنجاق چسب به میله متصل میشود. این سنجاق مچ تمام نیروی احتراق را حمل میکند. پیستون نه تنها در معرض نیروهای عمودی در هنگام احتراق قرار میگیرد، بلکه نیروهای جانبی ناشی از تغییر مداوم زاویه میله اتصال نیز در آن موثر است. به دلیل این نیروهای جانبی، پیستون نیاز به سطوح صاف دارد تا به دیواره سیلندر برسد و پیستون را عمودی نگه دارد. سطوح جانبی پیستون به دامن پیستون معروف است. دو نوع دامن وجود دارد. ابتدایی ترین آن یک دامنه کامل یا دامنه جامد است که پیستون لوله ای کلاسیک است. این طرح هنوز در موتورهای کامیون و تجاری بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد، اما مدتهاست که در خودروها و موتورسیکلتها با طرح سبک تری که به پیستون دمپایی معروف است جایگزین شده است.
پیستون دمپایی قسمتی از دامنه را بریده و فقط سطوحی را که در جلو و پشت دیواره سیلندر قرار دارند باقی می گذارد. این حذف وزن را به حداقل می رساند و سطح تماس بین پیستون و دیواره سیلندر را کاهش میدهد، بنابراین اصطکاک کاهش می یابد. موتورهای تولیدی مدرن اصطکاک بین پیستون و دیواره سیلندر را با استفاده از روکش های پیستون کم اصطکاک، بیشتر کاهش می دهند. هنگامی که پیستون در حرکت احتراق به سمت پایین رانده میشود، یک نیروی جانبی را در جهت مخالف زاویه دار وارد میکند.
میله اتصال جهت سیلندر که این نیرو روی آن عمل میکند به عنوان طرف رانش شناخته میشود و هم پیستون و هم دیواره سیلندر در این ناحیه دچار سایش بیشتری میشوند. پیستون فوق العاده داغ میشود و باید این گرما را به طور موثر دفع کند. گرمای پیستون به سه مکان می رسد: به عنوان گرمای تابشی به محفظه احتراق، از طریق حلقه های پیستون و پایین میله اتصال، به دیواره های سیلندر وارد میشود. علاوه بر این، بسیاری از موتورها پیستون را با استفاده از روغن اسپری شده در قسمت زیر خنک میکنند.
حلقه های پیستون
حلقه های پیستون در اطراف پیستون قرار می گیرند و فاصله کمی بین دیواره پیستون و سیلندر ایجاد میکنند. به طور معمول سه حلقه پیستون روی یک پیستون وجود دارد و عملکردهای متفاوتی را انجام می دهند.
حلقه های فشردهسازی
دو حلقه بالایی حلقه های فشاری نامیده میشوند و نقش اصلی آنها جلوگیری از نفوذ گازها به فاصله کوچک بین پیستون و دیواره سیلندر است. این عبور گاز از پیستون و داخل میل لنگ به عنوان دمنده شناخته میشود و برای حفظ فشردهسازی باید به حداقل برسد. حلقه های فشاری معمولاً از چدن جامد ساخته میشوند و فشار خارجی را به دیواره سیلندر وارد میکنند. این فشار بیرونی از خاصیت فنری حلقه ها ناشی میشود، اما در هنگام احتراق با فشار گاز پشت حلقه ها که آنها را محکم تر به دیواره سیلندر فشار میدهد، تکمیل میشود.
توجه به این نکته ضروری است که حلقه های فشاری فشار جانبی به پیستون وارد نمیکنند یا به عنوان راهنمای آن عمل نمیکنند. حلقه های فشاری همچنین برای انتقال حرارت از پیستون به دیواره سیلندر عمل میکنند، جایی که مایع خنک کننده ای که از طریق جلیقه های آب جریان دارد، پخش میشود. این حلقه ها با شکاف کوچکی شکسته شده اند که به آنها امکان نصب و برداشتن بر روی پیستون را میدهد. عرض این شکاف حلقه پیستونی توسط سازنده مشخص میشود و با قرار دادن حلقه در داخل سیلندر و اندازهگیری فاصله با یک سنج سنجنده قابل اندازهگیری است.
حلقه های کنترل روغن
حلقه پایینی روی لوله پیستون یک حلقه کنترل روغن است. روغن به طور مداوم یا از سوراخ های میلههای اتصال یا جت های نصب شده در میل لنگ به دیواره های سیلندر پاشیده میشود. قطعاً وجود روغن در محفظه احتراق خوش آیند نیست، زیرا وجود روغن میتواند باعث احتراق ضعیف، آلایندگی زیاد، تجمع کربن اضافی روی سوپاپ ها و دود پیستونی و آبی شود.
حلقه کنترل روغن معمولاً از دو حلقه تراش میل کروم نازک ساخته میشود که فاصله ای بین آنها قرار داده شده است تا روغن خارج شود. این دستگاه طوری طراحی شده است که در حرکت رو به بالا روی روغن می لغزد و در حرکت رو به پایین آن را خراش میدهد. این به عنوان یک طرح تقسیم بندی شده شناخته میشود. شیار کنترل روغن دارای سوراخ هایی است که میتواند روغن اضافی را به راحتی به داخل میل لنگ تخلیه کند.
نصب حلقه های پیستون جدید
ناحیه دیواره استوانه ای بالای حلقه فشاری، توسط حلقه ها جاروب نمیشود و بنابراین ساییدگی کمتری را متحمل میشود. این میتواند باعث تغییر طول عمر موتور شود. هنگام نصب حلقه های جدید، شکاف ها باید جابجا شوند و هرگز مستقیماً با یکدیگر در یک خط قرار نگیرند تا از مسیری مستقیم برای خروج گازها جلوگیری شود. سنجاق مچ دست پیستون از طریق یک لوله فولادی توخالی و سخت شده به میله متصل میشود که به پین مچ دست یا پین چاقو معروف است. این پین از انتهای کوچک میله اتصال عبور میکند و اجازه میدهد پیستون بچرخد.
میله اتصال
میله اتصال نیروی پیستون را به میل لنگ منتقل میکند و به طور مداوم تحت کشش، فشار و خم شدن قرار میگیرد. push-pull به عنوان رابط بین این دو قطعه است. میله اتصال باید از نظر ساختاری محکم باشد و تصادفی نیست که به شکل برآمدگی I-beam فولاد، شبیه برادران بزرگتر خود که آسمان خراش ها و پل ها را نگه می دارند، شکل بگیرد. پروفیل I-beam حداکثر مقاومت سازه ای را با حداقل هزینه وزن میدهد و مانند پیستون، می خواهیم وزن میله اتصال را تا حد ممکن پایین نگه داریم. مقاومت مورد نیاز میله اتصال به این معنی است که از فولاد جعلی یا فولاد پودری ساختهشده است. موتورهای عجیب و غریب ممکن است دارای میله تیتانیوم باشند. چدن به دلیل وزن زیاد مورد استفاده قرار نمیگیرد.
قسمت بالای میله اتصال که به پیستون محکم شده است، انتهای کوچک نامیده میشود. قسمت پایینی میله را درپوش میله می نامند و با میخ یا پیچ به خود میله محکم میشود. انتهای بزرگ دارای یاتاقان در دو نیمه است. یاتاقان های انتهای بزرگ با روغن دریافت شده تحت فشار از طریق گذرگاه های میل لنگ روغن کاری میشوند. در بسیاری از میلههای اتصال یک سوراخ از انتهای بزرگ، از طریق شفت، تا سوراخ خروجی در امتداد طول آنها ایجاد میشود. این گذر به روغن اجازه میدهد تا از انتهای بزرگ از میله اتصال عبور کرده و بر روی منطقه رانش دیواره سیلندر، جایی که حداکثر اصطکاک است، پاشیده شود.
ضربه لوله پیستونی
پوشیدن در دیواره سیلندر یا دامنه لوله پیستونی میتواند منجر به فاصله زیاد بین پیستون و دیواره لوله سیلندری شود. این امر باعث میشود، پیستون بیش از حد حرکت کند و باعث ضربه زدن به دیواره سیلندر شده و ایجاد سر و صدا نماید که به عنوان ضربه پیستون شناخته میشود. ضربه پیستون معمولاً وقتی موتور سرد است، قبل از اینکه پیستون زمان گرم شدن و انبساط خود را داشته باشد، بدتر میشود. با ماشینکاری سیلندر و استفاده از پیستون بزرگ می توان آن را ترمیم کرد.موارد زیر باعث قویتر شدن موتور میشود:
- تغییرات و ارتقاء لوله پیستونی ها و میله کروم
- نصب مجموعه ای از میلهها و پیستونهای قوی تر و سبک تر
- ساخت میلههایی از جنس تیتانیوم یا فولاد پودری (متخلخل)
- پوششهای پیستونی جهت کاهش اصطحکاک و افزایش انتقال حرارت
- استفاده از روکش ضد لغزش به عنوان روکش روغن
سخن پایانی
شرکت دنیای پویا استیل برادران ایمانزاده به عنوان عرضه کننده تمامی محصولات کرومی و سیلندری مانند میل کروم، لوله کروم، لوله پیستونی، لوله سیلندری در انواع مختلف در خدمات صنایع مختلف ار جمله صنعت خودروسازی میباشد تا با ارائه محصولات با بالاترین و بهترین کیفیت اعتماد مصرف کنندگان این محصولات را جلب نماید.
بدون نظر