مكبس الجليد. الجهاز والغرض
يطلق خليط الوقود الذي يحترق في أسطوانة المحرك طاقة حرارية. ثم يتحول إلى عمل ميكانيكي يجعل العمود المرفقي يدور. العنصر الأساسي في هذه العملية هو المكبس.
هذه التفاصيل ليست بدائية كما قد تبدو للوهلة الأولى. سيكون من الخطأ الكبير اعتباره دافعًا بسيطًا.
يقع المكبس في الاسطوانة ، حيث يتبادل.
أثناء تحركه نحو المركز الميت العلوي (TDC)، يقوم المكبس بضغط خليط الوقود. وفي محرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل بالبنزين، يشتعل في لحظة قريبة من الحد الأقصى للضغط. في محرك الديزل، يحدث الاشتعال مباشرة بسبب الضغط العالي.
يدفع الضغط المتزايد للغازات المتكونة أثناء الاحتراق المكبس في الاتجاه المعاكس. جنبًا إلى جنب مع المكبس ، يتحرك قضيب التوصيل المفصلي معه ، مما يجعله يدور. لذلك يتم تحويل طاقة الغازات المضغوطة إلى عزم دوران ، تنتقل عبر ناقل الحركة إلى عجلات السيارة.
أثناء الاحتراق ، تصل درجة حرارة الغازات إلى ألفي درجة. بما أن الاحتراق متفجر ، يتعرض المكبس لأحمال صدمة قوية.
يتطلب التحميل الشديد وظروف التشغيل شبه القاسية متطلبات خاصة للتصميم والمواد المستخدمة في تصنيعه.
عند تصميم المكابس ، هناك عدد من النقاط المهمة التي يجب مراعاتها:
- الحاجة إلى ضمان عمر خدمة طويل ، وبالتالي تقليل تآكل الجزء ؛
- منع نضوب المكبس أثناء التشغيل في درجات حرارة عالية ؛
- ضمان الحد الأقصى من الختم لمنع اختراق الغاز ؛
- تقليل الخسائر بسبب الاحتكاك ؛
- ضمان التبريد الفعال.
يجب أن تحتوي مادة المكبس على عدد من الخصائص المحددة:
- قوة كبيرة
- أقصى قدر ممكن من التوصيل الحراري ؛
- مقاومة الحرارة والقدرة على تحمل التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة ؛
- يجب أن يكون معامل التمدد الحراري صغيرًا وأن يكون قريبًا قدر الإمكان من المعامل المقابل للأسطوانة من أجل ضمان الإغلاق الجيد ؛
- المقاومة للتآكل؛
- خصائص مضادة للاحتكاك
- كثافة منخفضة بحيث لا يكون الجزء ثقيلًا جدًا.
نظرًا لأن المادة التي تلبي جميع هذه المتطلبات بشكل مثالي لم يتم إنشاؤها بعد ، يتعين على المرء استخدام خيارات التسوية. تصنع مكابس محركات الاحتراق الداخلي من الحديد الزهر الرمادي وسبائك الألومنيوم مع السيليكون (السيليكون). في المكابس المركبة لمحركات الديزل ، يحدث أن الرأس مصنوع من الفولاذ.
الحديد الزهر قوي جدًا ومقاوم للاهتراء ، ويتحمل الحرارة القوية جيدًا ، وله خصائص مضادة للاحتكاك وتمدد حراري صغير. ولكن بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة ، يمكن لمكبس الحديد الزهر أن يسخن حتى 400 درجة مئوية. في محرك البنزين ، هذا غير مقبول ، لأنه يمكن أن يسبب الاشتعال المسبق.
لذلك ، في معظم الحالات ، يتم تصنيع مكابس محركات الاحتراق الداخلي للسيارات عن طريق الختم أو الصب من السيليكون الذي يحتوي على ما لا يقل عن 13٪ من السيليكون. الألمنيوم النقي غير مناسب ، حيث يتمدد كثيرًا عند تسخينه ، مما يؤدي إلى زيادة الاحتكاك والجرجرة. يمكن أن تكون هذه المنتجات مزيفة يمكنك أن تصادفها عند شراء قطع غيار في أماكن مشكوك فيها. لمنع حدوث ذلك ، اتصل بالأشخاص الموثوق بهم.
مكبس سبائك الألومنيوم خفيف الوزن وينفذ الحرارة بشكل جيد ، بحيث لا يتجاوز تسخينه 250 درجة مئوية. هذا مناسب تمامًا لمحركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين. كما أن الخصائص المضادة للاحتكاك للسيليوم جيدة جدًا.
في نفس الوقت ، هذه المواد لا تخلو من العيوب. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تصبح أقل متانة. وبسبب التمدد الخطي الكبير عند التسخين ، يجب اتخاذ تدابير إضافية للحفاظ على الختم حول محيط الرأس وعدم تقليل الضغط.
هذا الجزء له شكل كأس ويتكون من رأس وجزء إرشادي (تنورة). في الرأس ، بدوره ، من الممكن التمييز بين الجزء السفلي وجزء الختم.
أسفل
إنه سطح العمل الرئيسي للمكبس ، وهو الذي يدرك ضغط الغازات المتوسعة. يتم تحديد سطحه حسب نوع الوحدة ومكان الفوهات والشموع والصمامات وجهاز CPG المحدد. بالنسبة لمحركات ICE التي تستخدم البنزين ، يتم جعلها مسطحة أو مقعرة مع قواطع إضافية لتجنب عيوب الصمامات. يعطي القاع المحدب قوة متزايدة ، لكنه يزيد من انتقال الحرارة ، وبالتالي نادرًا ما يستخدم. يسمح لك المقعر بتنظيم غرفة احتراق صغيرة وتوفير نسبة ضغط عالية ، وهو أمر مهم بشكل خاص في وحدات الديزل.
جزء الختم
هذا جانب الرأس. تصنع أخاديد لحلقات المكبس حول المحيط.
تلعب حلقات الضغط دور مانع التسرب ، مما يمنع تسرب الغازات المضغوطة ، وتقوم كاشطات الزيت بإزالة مادة التشحيم من الجدار ، مما يمنعها من دخول غرفة الاحتراق. يتدفق الزيت تحت المكبس عبر الفتحات الموجودة في الأخدود ثم يعود إلى حوض الزيت.
يسمى قسم الجانب الجانبي بين حافة القاع والحلقة العلوية بالنار أو منطقة الحرارة. هو الذي يعاني من أقصى تأثير حراري. لمنع احتراق المكبس ، فإن هذا الحزام مصنوع بشكل كافٍ.
دليل الجزء
لا يسمح للمكبس بالتواء أثناء الحركة الترددية.
من أجل التعويض عن التمدد الحراري ، فإن التنورة تكون منحنية أو مخروطية الشكل. على الجانب ، عادة ما يتم وضع طلاء مضاد للاحتكاك.
يوجد في الداخل زعماء - تدفقان بهما فتحات لمسمار المكبس ، حيث يتم وضع الرأس.
على الجانبين ، في منطقة الرؤساء ، يتم عمل مسافات بادئة صغيرة لمنع التشوهات الحرارية وحدوث التهديف.
نظرًا لأن نظام درجة حرارة المكبس مرهق للغاية ، فإن مسألة تبريده مهمة جدًا.
حلقات المكبس هي الطريقة الرئيسية لإزالة الحرارة. من خلالها ، يتم إزالة ما لا يقل عن نصف الطاقة الحرارية الزائدة ، والتي يتم نقلها إلى جدار الأسطوانة ثم إلى سترة التبريد.
قناة أخرى مهمة بالوعة الحرارة هي التشحيم. يتم استخدام ضباب الزيت في الأسطوانة ، والتزييت من خلال الفتحة الموجودة في قضيب التوصيل ، والرش القسري بفوهة الزيت وطرق أخرى. يمكن إزالة أكثر من ثلث الحرارة عن طريق تدوير الزيت.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم إنفاق جزء من الطاقة الحرارية على تسخين الجزء الجديد من الخليط القابل للاحتراق الذي دخل الأسطوانة.
تحافظ الحلقات على المقدار المطلوب من الضغط في الأسطوانات وتزيل حصة الأسد من الحرارة. وتمثل حوالي ربع خسائر الاحتكاك في محرك الاحتراق الداخلي. لذلك ، لا يمكن المبالغة في تقدير أهمية جودة وحالة حلقات المكبس للتشغيل المستقر لمحرك الاحتراق الداخلي.
عادة ما تكون هناك ثلاث حلقات - حلقتان انضغاطيتان في الأعلى ومكشطة زيت واحدة في الأسفل. لكن هناك خيارات بعدد مختلف من الحلقات - من حلقتين إلى ست حلقات.
أخدود الحلقة العلوية من السيليكون يحدث أنه مصنوع من مادة فولاذية تزيد من مقاومة التآكل.
الحلقات مصنوعة من درجات خاصة من الحديد الزهر. تتميز هذه الحلقات بالقوة العالية والمرونة ومقاومة التآكل وانخفاض معامل الاحتكاك وتحتفظ بخصائصها لفترة طويلة. تعطي إضافات الموليبدينوم والتنغستن وبعض المعادن الأخرى مقاومة إضافية للحرارة لحلقات المكبس.
جديدة تحتاج إلى طحن. إذا قمت باستبدال الحلقات، فتأكد من تشغيل محرك الاحتراق الداخلي لبعض الوقت، مع تجنب ظروف التشغيل المكثفة. وبخلاف ذلك، قد ترتفع درجة حرارة الحلقات غير المغطاة وتفقد مرونتها، بل وتنكسر في بعض الحالات. قد تكون النتيجة فشل الختم، وفقدان الطاقة، ودخول مواد التشحيم إلى غرفة الاحتراق، وارتفاع درجة الحرارة واحتراق المكبس.
