المكبس هو جزء من محرك السيارة. الجهاز ، الاستبدال ، تركيب المكبس

2024 مؤلف: Erin Ralphs | [email protected]. آخر تعديل: 2024-02-19 11:53

المكبس هو أحد عناصر آلية الكرنك التي يعتمد عليها مبدأ تشغيل العديد من محركات الاحتراق الداخلي. تتناول هذه المقالة تصميم وميزات هذه الأجزاء.

التعريف

المكبس هو جزء يقوم بحركات ترددية في أسطوانة ويضمن تحويل تغيرات ضغط الغاز إلى عمل ميكانيكي.

الوجهة

بمشاركة هذه الأجزاء ، تتحقق العملية الديناميكية الحرارية للمحرك. نظرًا لأن المكبس هو أحد عناصر آلية الكرنك ، فإنه يدرك الضغط الناتج عن الغازات وينقل القوة إلى قضيب التوصيل. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يضمن إحكام غلق غرفة الاحتراق وإزالة الحرارة منها.

تصميم

المكبس هو جزء من ثلاث قطع ، أي أن تصميمه يشتمل على ثلاثة مكونات تؤدي وظائف مختلفة ، وجزءان: الرأس الذي يجمع بين الجزء السفلي وجزء الختم ، والجزء التوجيهي الذي يمثله تنورة

أسفل

قد تكون مختلفةيعتمد على العديد من العوامل. على سبيل المثال ، يتم تحديد تكوين الجزء السفلي من مكابس محرك الاحتراق الداخلي من خلال موقع العناصر الهيكلية الأخرى ، مثل الفوهات والشموع والصمامات وشكل غرفة الاحتراق وخصائص العمليات التي تحدث فيها ، التصميم العام للمحرك ، وما إلى ذلك ، على أي حال ، فإنه يحدد ميزات التشغيل.

هناك نوعان رئيسيان من تكوين تاج المكبس: محدب ومقعر. الأول يوفر قوة أكبر ، لكنه يزيد من سوء تكوين غرفة الاحتراق. مع قاع مقعر ، فإن غرفة الاحتراق ، على العكس من ذلك ، لها الشكل الأمثل ، لكن رواسب الكربون تترسب بشكل مكثف. أقل شيوعًا (في المحركات ثنائية الشوط) توجد مكابس ذات قاع يمثلها بروز عاكس. هذا ضروري عند النفخ للحركة الموجهة لمنتجات الاحتراق. تحتوي أجزاء محركات البنزين عادة على قاع مسطح أو شبه مسطح. في بعض الأحيان يكون لديهم أخاديد لفتح الصمامات بالكامل. في المحركات ذات الحقن المباشر ، تتميز المكابس بتكوين أكثر تعقيدًا. في محركات الديزل تتميز بوجود غرفة احتراق في الأسفل مما يوفر دوامة جيدة ويحسن تكوين الخليط.

معظم المكابس أحادية الجانب ، على الرغم من وجود إصدارات على الوجهين لها قاعان.

المسافة بين أخدود حلقة الضغط الأولى والقاع تسمى منطقة إطلاق المكبس. قيمة ارتفاعه مهمة للغاية ، والتي تختلف بالنسبة للأجزاء المصنوعة من مواد مختلفة. على أي حال ، فإن ارتفاع حلقة النار وراءهايمكن أن تؤدي حدود الحد الأدنى المسموح به إلى نضوب للمكبس وتشوه مقعد حلقة الضغط العلوية.

ختم الجزء

هنا مكشطة الزيت وحلقات الضغط. بالنسبة لأجزاء من النوع الأول ، تحتوي القنوات على فتحات للزيت الذي تمت إزالته من سطح الأسطوانة ليدخل إلى المكبس ، ومنه يدخل حوض الزيت. يحتوي بعضها على حافة من الفولاذ المقاوم للصدأ مع أخدود لحلقة الضغط العلوية.

حلقات المكبس ، المصنوعة من الحديد الزهر ، تعمل على خلق توافق محكم بين المكبس والأسطوانة. لذلك ، فهي مصدر أكبر احتكاك في المحرك ، حيث تصل الخسائر إلى 25٪ من إجمالي الخسائر الميكانيكية في المحرك. يتم تحديد عدد الحلقات وموقعها حسب نوع المحرك والغرض منه. الأكثر استخدامًا هي حلقتا ضغط وحلقة مكشطة زيت واحدة.

تؤدي حلقات الضغط مهمة منع الغازات من الدخول إلى علبة المرافق من غرفة الاحتراق. تقع أكبر الأحمال على أولها ، لذلك ، في بعض المحركات ، يتم تقوية أخدودها بملحق فولاذي. يمكن أن تكون حلقات الضغط شبه منحرفة ، مخروطية الشكل ، على شكل برميل. البعض منهم لديه انقطاع.

تعمل حلقة مكشطة الزيت على إزالة الزيت الزائد من الأسطوانة وتمنعه من دخول غرفة الاحتراق. لديها ثقوب لهذا الغرض. تحتوي بعض المتغيرات على موسع زنبركي.

جزء دليل (تنورة)

له شكل برميل (منحني) أو شكل مخروطي للتعويض عن التمدد الحراري. عليهاهناك نوعان من العروات لدبوس المكبس. في هذه المناطق ، يكون للتنورة أكبر كتلة. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظت أكبر تشوهات في درجات الحرارة أثناء التسخين. يتم استخدام تدابير مختلفة لتقليلها. قد يكون هناك حلقة مكشطة الزيت أسفل التنورة.

لنقل القوة من المكبس أو إليه ، غالبًا ما يتم استخدام ذراع التدوير أو العمود. يعمل دبوس المكبس على توصيل هذا الجزء بهم. إنه مصنوع من الفولاذ وله شكل أنبوبي ويمكن تثبيته بعدة طرق. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام إصبع عائم يمكن تدويره أثناء العملية. لمنع الإزاحة ، يتم تثبيته بحلقات الاحتفاظ. يتم استخدام الربط الصلب بشكل أقل تكرارًا. يعمل القضيب كدليل في بعض الحالات ، ليحل محل تنورة المكبس.

المواد

يمكن أن يتكون مكبس المحرك من مواد مختلفة. في أي حال ، يجب أن تتمتع بصفات مثل القوة العالية ، والتوصيل الحراري الجيد ، وخصائص مقاومة الاحتكاك ، ومقاومة التآكل ، ومعامل التمدد والكثافة الخطيين المنخفضين. لإنتاج المكابس ، يتم استخدام سبائك الألومنيوم والحديد الزهر.

الحديد الزهر

يتميز بالقوة العالية ، مقاومة التآكل ومعامل التمدد الخطي المنخفض. الخاصية الأخيرة تمكن هذه المكابس من العمل مع الخلوص القريب ، وبالتالي تحقيق ختم جيد للأسطوانة. ومع ذلك ، نظرًا للثقل النوعي الكبير ، تُستخدم أجزاء الحديد الزهر فقط في المحركات التي تمتلك فيها الكتل الترددية قوىالقصور الذاتي ، الذي لا يشكل أكثر من سدس قوى الضغط على قاع مكبس الغاز. بالإضافة إلى ذلك ، وبسبب الموصلية الحرارية المنخفضة ، فإن تسخين الجزء السفلي من أجزاء الحديد الزهر أثناء تشغيل المحرك يصل إلى 350-450 درجة مئوية ، وهو أمر غير مرغوب فيه بشكل خاص لخيارات المكربن ، لأنه يؤدي إلى اشتعال متوهج.

الومنيوم

هذه المادة هي الأكثر استخدامًا للمكابس. ويرجع ذلك إلى الوزن النوعي المنخفض (أجزاء الألمنيوم أخف بنسبة 30٪ من أجزاء الحديد الزهر) ، والتوصيل الحراري العالي (3-4 مرات أكبر من الحديد الزهر) ، مما يضمن تسخين القاع إلى ما لا يزيد عن 250 درجة C ، مما يجعل من الممكن زيادة نسبة الضغط وتوفير تعبئة أفضل للأسطوانات وخصائص عالية ضد الاحتكاك. في الوقت نفسه ، يحتوي الألمنيوم على معامل تمدد خطي أكبر بمرتين من الحديد الزهر ، مما يفرض وجود فجوات كبيرة مع جدران الأسطوانة ، أي أن أبعاد مكابس الألمنيوم أصغر من تلك الموجودة في الحديد الزهر اسطوانات متطابقة. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع هذه الأجزاء بقوة أقل ، خاصة عند تسخينها (عند 300 درجة مئوية ، تنخفض بنسبة 50-55٪ ، بينما بالنسبة للحديد الزهر - بنسبة 10٪).

لتقليل درجة الاحتكاك ، يتم طلاء جدران المكابس بمادة مقاومة للاحتكاك ، والتي تستخدم كغرافيت وثاني كبريتيد الموليبدينوم.

تدفئة

كما ذكرنا ، أثناء تشغيل المحرك ، يمكن أن تصل درجة حرارة المكابس إلى 250-450 درجة مئوية. لذلك ، من الضروري اتخاذ تدابير تهدف إلى تقليل التسخين والتعويض عن التمدد الحراري الناجم عنها.التفاصيل.

لتبريد المكابس ، يتم استخدام الزيت ، والذي يتم توفيره بداخلها بطرق مختلفة: يقومون بإنشاء ضباب زيت في الأسطوانة ، ويرشونه من خلال ثقب في قضيب التوصيل أو بفوهة ، ويحقنونه في قناة حلقية ، تدور من خلال الملف الأنبوبي في قاع المكبس.

للتعويض عن تشوهات درجات الحرارة في مناطق المد والجزر ، يتم قلب التنانير على جانبي المعدن بعمق 0.5-1.5 مم على شكل فتحات على شكل حرف U أو T. يعمل هذا الإجراء على تحسين تزييته ويمنع ظهور التهديف من تشوهات درجة الحرارة ، لذلك تسمى هذه التجاويف بالثلاجات. يتم استخدامها مع تنورة مخروطية أو برميلية الشكل. هذا يعوض عن تمدده الخطي بسبب حقيقة أنه عند تسخينه ، يأخذ التنورة شكلًا أسطوانيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام إدخالات التعويض بحيث يواجه قطر المكبس تمددًا حراريًا محدودًا في المستوى المتأرجح لقضيب التوصيل. من الممكن أيضًا عزل الجزء الإرشادي عن الرأس الذي يتعرض لأكبر قدر من الحرارة. أخيرًا ، يتم إعطاء جدران التنورة خصائص نابضة من خلال وضع قطع مائل بطولها بالكامل.

تكنولوجيا الإنتاج

وفقًا لطريقة التصنيع ، يتم تقسيم المكابس إلى مسبوكة ومزورة (مختومة). تُستخدم أجزاء من النوع الأول في معظم السيارات ، ويستخدم استبدال المكابس بأخرى مزورة في الضبط. تتميز الخيارات المزورة بالقوة والمتانة المتزايدة ، فضلاً عن انخفاض الوزن. لذلك فإن تركيب المكابس من هذا النوع يزيد من موثوقية المحرك وأدائه. هذا مهم بشكل خاص للمحركات التي تعمل في ظروف متزايدةالأحمال ، بينما الأجزاء المصبوبة كافية للاستخدام اليومي.

التطبيق

المكبس هو جزء متعدد الوظائف. لذلك ، لا يتم استخدامه فقط في المحركات. على سبيل المثال ، يوجد مكبس ذو فرجار مكابح ، لأنه يعمل بطريقة مماثلة. كما تستخدم آلية الكرنك في بعض موديلات الضواغط والمضخات وغيرها من المعدات.