Tłok jest częścią silnika samochodowego. Urządzenie, wymiana, montaż tłoka

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-19 18:16

Tłok jest jednym z elementów mechanizmu korbowego, na którym opiera się zasada działania wielu silników spalinowych. W tym artykule omówiono konstrukcję i funkcje tych części.

Definicja

Tłok to część, która wykonuje ruchy posuwisto-zwrotne w cylindrze i zapewnia przekształcenie zmian ciśnienia gazu w pracę mechaniczną.

Miejsce docelowe

Przy udziale tych części realizowany jest proces termodynamiczny silnika. Ponieważ tłok jest jednym z elementów mechanizmu korbowego, odbiera ciśnienie wytwarzane przez gazy i przenosi siłę na korbowód. Dodatkowo zapewnia szczelność komory spalania i odprowadzanie z niej ciepła.

Projekt

Tłok jest częścią trzyczęściową, co oznacza, że jego konstrukcja obejmuje trzy elementy pełniące różne funkcje oraz dwie części: głowicę, która łączy w sobie część dolną i uszczelniającą, oraz część prowadzącą, reprezentowaną przez spódnica.

Dół

Może mieć różneforma zależna od wielu czynników. Na przykład o konfiguracji dna tłoków silnika spalinowego decyduje położenie innych elementów konstrukcyjnych, takich jak dysze, świece, zawory, kształt komory spalania, cechy zachodzących w niej procesów, ogólny projekt silnika itp. W każdym przypadku określa on cechy działania.

Istnieją dwa główne typy konfiguracji denka tłoka: wypukła i wklęsła. Pierwszy zapewnia większą wytrzymałość, ale pogarsza konfigurację komory spalania. Natomiast przy wklęsłym dnie komora spalania ma optymalny kształt, ale osady węgla odkładają się intensywniej. Rzadziej (w silnikach dwusuwowych) są tłoki z dnem reprezentowanym przez występ reflektora. Jest to konieczne podczas dmuchania w celu ukierunkowanego ruchu produktów spalania. Części silników benzynowych mają zwykle płaskie lub prawie płaskie dno. Czasami mają rowki, aby całkowicie otworzyć zawory. W silnikach z wtryskiem bezpośrednim tłoki charakteryzują się bardziej złożoną konfiguracją. W silnikach wysokoprężnych wyróżnia je obecność komory spalania w dnie, która zapewnia dobre zawirowanie i poprawia formowanie mieszanki.

Większość tłoków jest jednostronna, chociaż istnieją również wersje dwustronne, które mają dwa dna.

Odległość między rowkiem pierwszego pierścienia dociskowego a dnem nazywana jest strefą wypalania tłoka. Bardzo ważna jest wartość jego wysokości, która jest różna dla części wykonanych z różnych materiałów. W każdym razie wysokość pierścienia ognia pozagranice minimalnej dopuszczalnej wartości mogą prowadzić do wypalenia się tłoka i deformacji gniazda górnego pierścienia dociskowego.

Część uszczelniająca

Oto zgarniacz oleju i pierścienie dociskowe. W przypadku części pierwszego typu kanały mają otwory przelotowe, przez które olej usuwany z powierzchni cylindra dostaje się do tłoka, skąd wpływa do miski olejowej. Niektóre mają obręcz ze stali nierdzewnej z rowkiem na górny pierścień dociskowy.

Pierścienie tłokowe, wykonane z żeliwa, służą do dokładnego dopasowania między tłokiem a cylindrem. Dlatego są źródłem największego tarcia w silniku, którego straty stanowią 25% całkowitych strat mechanicznych w silniku. Liczba i położenie pierścieni zależy od typu i przeznaczenia silnika. Najczęściej używane są 2 pierścienie dociskowe i 1 pierścień zgarniający olej.

Pierścienie dociskowe mają za zadanie zapobiegać przedostawaniu się gazów do skrzyni korbowej z komory spalania. Na pierwszy z nich spadają największe obciążenia, dlatego w niektórych silnikach jego rowek jest wzmocniony wkładką stalową. Pierścienie zaciskowe mogą być trapezowe, stożkowe, beczkowate. Niektóre z nich mają wycięcie.

Pierścień zgarniający olej służy do usuwania nadmiaru oleju z cylindra i zapobiega jego przedostawaniu się do komory spalania. Ma na to dziury. Niektóre warianty posiadają ekspander sprężynowy.

Część prowadząca (spódnica)

Ma kształt beczkowaty (krzywoliniowy) lub stożkowy, aby skompensować rozszerzalność cieplną. Na jejsą dwa ucha do sworznia tłokowego. W tych obszarach spódnica ma największą masę. Ponadto obserwuje się największe odkształcenia temperaturowe podczas ogrzewania. Aby je zmniejszyć, stosuje się różne środki. Na dole spódnicy może znajdować się pierścień zgarniający olej.

Do przeniesienia siły z tłoka lub na tłok najczęściej używa się korby lub pręta. Sworzeń tłokowy służy do połączenia tej części z nimi. Wykonany jest ze stali, ma kształt rurowy i można go montować na kilka sposobów. Najczęściej używany jest pływający palec, który można obracać podczas pracy. Aby zapobiec przemieszczeniu, jest on mocowany za pomocą pierścieni ustalających. Sztywne mocowanie jest stosowane znacznie rzadziej. Pręt działa w niektórych przypadkach jako prowadnica, zastępując płaszcz tłoka.

Materiały

Tłok silnika może składać się z różnych materiałów. W każdym razie muszą mieć takie cechy jak wysoka wytrzymałość, dobra przewodność cieplna, właściwości przeciwcierne, odporność na korozję oraz niski współczynnik rozszerzalności liniowej i gęstości. Do produkcji tłoków wykorzystywane są stopy aluminium i żeliwo.

Żeliwo

Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, odpornością na zużycie i niskim współczynnikiem rozszerzalności liniowej. Ta ostatnia właściwość umożliwia takim tłokom pracę z małymi prześwitami, dzięki czemu uzyskuje się dobre uszczelnienie cylindra. Jednak ze względu na znaczny ciężar właściwy części żeliwne stosuje się tylko w tych silnikach, w których masy posuwisto-zwrotne mają siłybezwładność, stanowiąca nie więcej niż jedną szóstą sił nacisku na dno tłoka gazowego. Ponadto, ze względu na niską przewodność cieplną, nagrzewanie się dna części żeliwnych podczas pracy silnika osiąga 350-450 ° C, co jest szczególnie niepożądane w przypadku opcji gaźnika, ponieważ prowadzi do zapłonu żarowego.

Aluminium

Ten materiał jest najczęściej używany do produkcji tłoków. Wynika to z niskiego ciężaru właściwego (części aluminiowe są o 30% lżejsze niż części żeliwne), wysokiej przewodności cieplnej (3-4 razy większej niż części żeliwnej), co zapewnia nagrzewanie dna do nie więcej niż 250 ° C, co pozwala na zwiększenie stopnia sprężania i zapewnia lepsze wypełnienie cylindrów oraz wysokie właściwości przeciwcierne. Jednocześnie aluminium ma dwukrotnie większy współczynnik rozszerzalności liniowej niż żeliwa, co wymusza wykonanie dużych szczelin ze ściankami cylindra, czyli wymiary tłoków aluminiowych są mniejsze niż w przypadku żeliwa. identyczne cylindry. Ponadto takie części mają niższą wytrzymałość, zwłaszcza po podgrzaniu (w 300°C spada o 50-55%, natomiast dla żeliwa - o 10%).

Aby zmniejszyć stopień tarcia, ścianki tłoków są pokryte materiałem przeciwciernym, który jest używany jako grafit i dwusiarczek molibdenu.

Ogrzewanie

Jak wspomniano, podczas pracy silnika tłoki mogą nagrzewać się do 250-450 °C. Dlatego konieczne jest podjęcie działań mających na celu zarówno ograniczenie nagrzewania, jak i kompensację wywołanej nim rozszerzalności cieplnej.szczegóły.

Do chłodzenia tłoków używany jest olej, który jest dostarczany do ich wnętrza na różne sposoby: tworzą one mgłę olejową w cylindrze, rozpylają ją przez otwór w korbowodzie lub za pomocą dyszy wtryskują do kanał pierścieniowy, krążący przez cewkę rurową w dnie tłoka.

Aby skompensować odkształcenia temperaturowe w obszarach pływów, osłony są obracane po obu stronach metalu na głębokość 0,5-1,5 mm w postaci szczelin w kształcie litery U lub T. Taki środek poprawia jego smarowanie i zapobiega powstawaniu zarysowań spowodowanych odkształceniami temperatury, dlatego te wgłębienia nazywane są lodówkami. Stosuje się je w połączeniu ze spódnicą w kształcie stożka lub beczki. Rekompensuje to jej rozszerzalność liniową, ponieważ po podgrzaniu spódnica przybiera kształt cylindryczny. Ponadto zastosowano wkładki kompensacyjne, dzięki którym średnica tłoka podlega ograniczonej rozszerzalności cieplnej w płaszczyźnie wychylenia korbowodu. Możliwe jest również odizolowanie części prowadzącej od głowy, która jest najbardziej nagrzewana. Wreszcie ściankom spódnicy nadajemy właściwości sprężyste poprzez zastosowanie skośnego cięcia na całej jej długości.

Technologia produkcji

Zgodnie z metodą produkcji tłoki dzielą się na odlewane i kute (tłoczone). Części pierwszego typu stosowane są w większości samochodów, a w tuningu stosuje się wymianę tłoków na kute. Opcje kute charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością i trwałością, a także niższą wagą. Dlatego montaż tłoków tego typu zwiększa niezawodność i osiągi silnika. Jest to szczególnie ważne w przypadku silników pracujących w warunkach podwyższonejobciążenia, natomiast części odlewane wystarczą do codziennego użytku.

Aplikacja

Tłok jest częścią wielofunkcyjną. Dlatego jest stosowany nie tylko w silnikach. Na przykład tłok zacisku hamulcowego, ponieważ działa w podobny sposób. Mechanizm korbowy jest również używany w niektórych modelach sprężarek, pomp i innych urządzeń.