TRUNG TÂM KỸ THUẬT Ô TÔ MỸ ĐÌNH THC

TRUNG TÂM KỸ THUẬT
Ô TÔ MỸ ĐÌNH THC

OTOMYDINHTHC.COM

Piston là gì ? Vật liệu chế tạo, nguyên lý làm việc, cấu tạo của Piston

Piston là gì ?

Piston là chi tiết thuộc động cơ ô tô, Piston cùng với các chi tiết khác như xylanh, nắp xy lanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thồi truyền lực của khí thể cho thanh truyền cũng như nhận lực từ thanh truyền để nén khí. Ngoài ra ở một số động cơ 2 kỳ, piston còn có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp và thải của có cấu phối khi.

Điều kiện làm việc Piston

Điều kiện làm việc của piston rất khác nghiệt, cụ thể là :

Tải trọng của học lồn và có chu kỳ :

– Áp xuất lún, có thể đến L20 kG/cm2 hoặc hơn nữa

Lực quán tính lớn, đặc biệt là ö động có cao tốc,

Tảii trọng nhiệt cao :

Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ 2200 — 2800 K nên nhiệt
độ dính piston có thể đến 500 —- 800 K. Do nhiệt độ cao, phon bị piảm sức
bền. bó kẹt, nứt, làm giảm hệ số nạn, gây kích nổ…

Ma sát lớn và ăn mòn hóa học :

Do có lực ngang N nên giữa piston và xylanh có ma sát lón. Điều kiện bôi
tron tại đây rãi khó khăn, thông thường chỉ bằng vung tế nên khó bảo đảm bôi
trồn hoàn hảu. Mãát khác do thường xuyên tiếp xúc trực tiếp vi sản vật chấy có các chất ăn mòn như các hgdi axit nên piston còn chịu ãn mòn hóa học.

Vật liệu chế tạo của Piston

Vật liệu chế tạo piston phải bảo đảm cho pision làm việc ổn dịnh và lâu
dài trong những điều kiện khắc nghiệt đã nêu trên. Trong thực tế, mội số vật
liệu sau được dùng chế tạo piston.

– Gang. Thường dùng gang xám, gang dẻo, gang cầu. Gang có sức bền nhiệtvà bền có học khá cao, hệ số giãn nÖ đài nhỏ nên khó bị bó kẹt, dễ chế tạo và rẻ. Tuy nhiên gang rất nặng nên lực quán tính của piston lồn. Do đó gang chỉ dùng để chế tạo piston động có tốc độ thấp. Mặt khác hệ số dẫn nhiệt của gang nhỏ nên nhiệt độ đỉnh piston cao.

– Thép. Thén có súc bền cao nên pialon nhẹ. Tuy nhiên hệ số dẫn nhiệt cũng nhớ đồng thời khó đúc nên hiện nay í được dùng. Một số hãng đã sử dụng thép dể chế tạo pixton như Ford (Mỹ) hay Junkcr (Đức) trong chiến tranh thể mối thử hai.

– Hợp kim nhôm. Hợp kim nhôm có nhiều ứu điểm như nhẹ, hệ số dẫn nhiệt lớn, hệ số má sát với gang (xylanh thường bằng gang) nhỏ, để đúc, dễ gia công nên dược dùng rất phổ biến để chế tạo piston. Tuy nhiên hợp kim nhôm có hệ xố giãn nỗ dài lồn nên khe hồ giữa piston và xylanh phải lồn để tránh bó kẹt. Do đó, lọi khí nhiều tứ buồng cháy xuống hộp trục khuyu, động có khó khỏi động và làm việc có tiếng gõ khi : piston đổi chiều. Ở nhiệt độ cao, sức bền của piston miảm khá nhiều. Ví dụ, khi nhiệt độ tảng từ 288 len ` Đỉnh 06233 K, sức bên của họp kim nhôm

giảm 6Š đến /0%. trong khi đó sức
Đấu
bền của sang ở nhiệt độ này chỉ ”
giảm LÄ -— 2U. Mật khác piston +
bàng hợp kim nhôm chịu mòn kém
và đất. Thân

d. Kết cấu Ề _1 5s – z⁄

Dể thuận lợi phân tích kết cấu,

có thể chía pi#on thành những phần đ
nhứ đỉnh, đầu, thân và chân pision, 1

hình 2-3. Mỗi phần đều có nhiệm vụ : Chân
riêng và những dặc điểm kết cấu
riêng,

Hình 3-3. Kết cấu phan

— Định phtớn. Dịnh piston có nhiệm vụ cùng với xvlanh, nắp xyianh tạo

thành huồng cháy. Về mật kết cấu có các loại đính piston sau :

* Dinh bằng (hình 2 -— 4a), diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đón giản.

Kết cấu này dược sử dụng trong động có diesel buồng cháy dự bị và buồng cháy
xoáy lốc (xem chưởng Vì.

” Định lật (hình 2— 4b} có sức bền lồn. Đính mỏng, nhẹ nhưng diện tích chịu
nhiệt lớn. Loại đỉnh này thường được dùng trong động cơ xăng 4 kỳ và 2 kỳ
xupap treo, buồng cháy chỏm cầu. Trên hình 2-4c thể hiện kết cấu đỉnh piston
động cơ 2 kỳ quết vòng qua cửa thải. Phía đốc đứng được lắp về phía cửa quét
để hướng dòng khí quét lên sát nắp xylanh rồi vòng xuống ra cửa thải, nhằm
mục zlích quết sạch buồng cháy.

* Đỉnh lôm : hình 2-4d, có thể tạo xoáy lốc nhẹ, tạo thuận lội cho quá trình
hình thành khí hỗn họp và cháy. Tuy nhiên sức bền kém và diện tích chịu nhiệt
lớn hón so với đỉnh bằng. Loại đỉnh này được dùng trong cả động có dicscl và
động cơ xăng.

— * Đinh chứa buồng cháy : thường gặp trong động có dicsel (xem chương
V). Đối với động có dicsel có buồng cháy trên dĩnh piSton, kết cấu buồng cháy
phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây (ủy từng trường hợp cụ thể :

+- Phải phù họp với hình dạng buông cháy và hướng của chùm tỉa phun
nhiên liệu để tế chức tạo thành hỗn hợp tốt nhất (hình 2-4e). :

_: # Phải lận dụng đưộc xoáy lỐc của không khí trong quá uình nén, hình 2-4,f: buồng
cháy denta: (hình 2 —- 4p} : buồng cháy omega;(Rình 2- 4h) : buồng cháy MAN.

Hình 2-4. Các dang kết cấu đình piưon

– Đầu pm Dưỡng kính đầu pston thường nhỏ hón đường kính thân vì thân
là phần dẫn hướng của pision. Kết cấu đầu piston phải bảo đảm những yêu cầu sau :
* Bao kửi tối cho buồng cháy nhằm ngăn khí chấy lọt xuống cack dầu và
đầu bôi trön từ cacte sục lên buồng cháy. Thông thường người tá dùng xéc mảng
để bao kín. Có hai loại xecmăng là xecmang khí để bao kín buồng cháy và xccnmiăng
đầu để ngăn đầu sục lên buồng cháy. SỐ xéc măng tủy thuộc vào loại động có :

Nếu động cơ tốc độ nhỏ, tỷ số nén lớn, đường kính xylanh lớn thì số
xecmäãng nhiều hơn.

Xccmăng dược lấp lỏng trong rãnh xecmăng nên có (RỂ tự xoay trong rãnh
để xylanh không hị mòn cục bộ.

* Tân nhiệt tốt cho piston vì phần lồn nhiệt của pision truyền qua xec
măng cho xylanh đến môi chất làm mát. Để tản nhiệt tốt thường dùng các kết
cấu đầu piston sau :

+ Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính R lớn (hỉnh 2- 5a).
+ Dùng gân tân nhiệt ö dưới đỉnh pision (hình 2— 5b).

Hình 2-§. Kế! cấu đầu phion

+ Tạo rãnh ngăn nhiệt.ở đầu piston (hình 2 – 5 c) để giảm nhiệt lượng truyền cho
xecmáng thứ nhất (chi tiết làm việc ở điều kiên khắc nghiệt nhất).

+ Làm mát đỉnh piston (hình 2 – 3đ} như ở động có ô tô IFA-W 50.

Trong những động có cỡ lôn, đỉnh piston rỗng được làm mát bằng dầu lưu
thông, hình 2 – 6.

 

N : Dấu làm mát

Hình 2-86. Đầu phíon rộng, làm mất bằng dầu lưu thông

Ðức bên cao. Dễ tăng sức bèn và độ cứng vững cho bệ chốt piston ngưồi
tú thiết KẾ các gân trọ lực (hình 2— Še).

-_ Thân pis(on có nhiêm vụ dẫn hưởng cho piston chuyển động trong xvylanh.

* Chiều cao h của thân (hình 2-6) được quyết định bói điều kiện ấp suất tiếp
xúc, d0 lực ngang N gây ra, phải nhỏ hón áp suất tiếp xúc cho phép :
N ›
PE=E hD = Ip] (2-18) 1T —
+ lý trí tâm chốt được hố trí sao cho
p6ton và xvianh mòn đều, đồng thỏi giảm
vàa đập và gõ khỉ piston đổi chiều. Một số :

động có có lâm chốt piston lệch với tâm
xylanh một giá trị e về phía nào đó sao cho ộ
lực ngang Nạ„y giảm (hình 2-7) để hai bên Ỉ h
chịu lực N của piston và xylanh mòn đều.

*+ Chống bó kẹt piston. Cô nhiều
nguyên nhân gảy bó kẹt piston trong xylanh, R

cụ thể do : Hình 2-7. Thứu p1

+ lực ngàng NÓ
(hinh 2- Ra),

+ lực khí thể
(hình 2-§b),

+ kim loại giãn nỏ.

Do những nguyên
nhân trên piston thường
bị bó kẹt thco phương
tảm chốt piston. Đối với
piston bằng hợp kim
nhôm, hệ số giãn nö đài
lớn nên càng dễ xảy rả
bó kẹt.

Để khắc phục hiện

Hình z2-H. Các nguyên mhân gây bó kẹt pôton

tướng bú kẹt pision người ta sử dụng những biện pháp sau :

+ Chế tạo thân pision có dạng ô van, trục ngắn trùng với tâm chốt

(hình 2 – 9a).

+ Tiện vái 2 mặt ò bệ chốt chỉ để lại một cung œ = 90 + 100” để chịu
lực mà không ảnh hưởng nhiều đến phản bố lực (hình 2- 9b).
+ Xẻ rãnh giãn nỗ trên thân piston (hình 2- 9c,d). Khi xẻ rãnh người ta
không xử hết để bảo đảm độ cứng vững cần thiết và thường xẻ chéo để tránh cho
xytanh bị gồ xước. Khi lắp phải chú ý để bề mặt thân xẻ rãnh về phía lực ngang
Hình 2-8. Các biện pháp chống bó kẹt phan

N nhỏ. Loại piston này có ưu điểm là khe hỗ lúc nguội nhỏ, động có không bị
gõ, khỏi động để dàng, Nhưng khi xế rãnh, độ cứng vững của piton giảm nên
phưởng pháp này chỉ dùng ö động có xăng. x

+ Đúc hợp kim có độ giãn nở dài nhỏ (ví dụ, hộp kim inva có hệ số piãn
nỗ dài chỉ bằng 1/10 của họp kim nhôm)
vào bệ chốt piston (hình 2-%e) hạn
chế giản nỏ củu thân theo phường vuông
góc với tâm chốt,

~ Chân piion. Hình 2-10 là mội
kết cấu điển hình của chân pision. Theo
kết cấu này, thân có vành đai để tăng

độ cứng vững. Mặt trụ a cùng với mật |
đầu chân piston là chuẩn công nghệ khi
gia công và là nói điều chỉnh trọng lượng
của pision sao cho đồng đều giữa các —…..
xylanh. Dộ sai lệch về trọng lướng đối
¬ „ Hình 2-10. Kế? cấu chân phion
với động có ö tô máy kéo không quá

Ú2 — 06% cồn Ö động có tĩnh tại và tàu thuỷ giỏi hạn này là lò l,5%.
2.2.2. Chốt piston
a. Vai trò

Chốt piston là chỉ tết nối piston và thanh truyền. Tuy có kết cấu đón giản
nhưng chốt piston có vai trò rấi quan trọng để báo đảm điều kiện làm việc bình
thường của động cỡ.

b. Điều kiện làm việc

Chốt pixton chịu lực và đập, tuần hoàn, nhiệt độ cao và điều kiện bôi trỏn
khó khăn.

c. Vật liệu chế tạo

Chốt piion thường được chế tạo từ thép ít cacbon và thép hợp kim có các
thành phần húp kim như cröm, măng gan với thành phần cacbon thấp. Để tăng
_ độ cứng cho hẽ mạặt — tăng sức bền môi — chối được thấm than, xianua hóa,
hoặc lôi cao tần và được mài bóng.

d. Kết cấu và các kiểu lắp ghén

Đa số các chốt piston có kết cấu đón giản nhưữ đạng trụ rỗng. Các mối

phép giữa chối piston và piston, thanh truyền theo hệ trục để bảo đảm Hân ghép
dể đàng. Trong thực lẾ có ba kiểu lấp ghếp sau :

Hình 2-11. (ấp cổ định chốt phion trên đầu nhà Hhanh truyền a) và trên bệ chất bị

Ta sự
– Cố định chốt trên đầu nhỏ thanh truyền (hình 2 – 11a). Khi đó chốt phion:

phải được lấp tự do trên bệ chối. Do không phải giải quyết vấn đề bôi lrỏn của:
mỗi ghép vi thanh truyền nên có thể thu hẹp bề rộng đầu thanh truyền và như

vậy tăng được chiều đài của bê chốt, giảm được áp suất liếp xúc — mòn tại đây.
Tuy nhiên mặt phẳng chịu lực của chốt ít thay đổi nên tính chịu mới kém.

— Cố dụưt chốt phiên trên bệ chốt (hình 2 – 11). Khi đê chốt phải được lắp
tự do trên thanh truyền. Cũng giống như phướng pháp trên, do không phải bôi tron
cho bệ chốt nén có thể rúi ngắn chiều dài của bệ để táng chiều rộng đầu nhỏ thanh
truyền, giảm được áp suất tIẾp Xúc của mối ghép này. Tuy nhiên, mặt phẳng
chịu lực của chốt piston không thay đổi nên tính chịu mỏi của chốt kém.

– Lắp tự do ä cả hai mối ghép (hình ?— (2a). Tại hai mối phép đều không
có kết cấu hãm. Khi lấp ráp, mối phép giữa chốt và bạc đầu nhỏ thanh truyền là

 

a) h} c)
Hình 2-12. Cấp H do chất pifon :

mối ghép lỏng, côn mối ghép với bệ chối là mối ghép trung gian, có độ dôi
{001 + 002 mm đối với động có ô lô máy kéo). Trong quá trình làm việc, do
nhiệt độ cao, piston bằng hợp kim nhôm giãn ra nhiều hón chốt piston bằng
thép, tạo ra khe hồ ở mối phép này nên chốt pision có thể tự xoay. Khi đó, mãi
phẳng chịu lực thay đổi nên chối pision mòn đều hón và chịu mỗi tốt hón. Vì
vậy, phương pháp này được dùng rất phổ biến hiện nay. Tuy nhiên phải giải quyế:
vấn đề bởi trỏn ở cả hai mối phép và phải có KẾt cấu hạn chế di chuyển đọc
Irục của chối, thông thưởng dùng vòng hăm (hỉnh 2- 12b) hoặc nút kim loại mềm
có mặt cầu như trên hình 2- 12c. Trước khi lắp chết vào bê chốt nên ngâm piãlon
trong đầu hoặc trong nước nồng để lắp ráp dễ dàng.

Đa có các mối phép động nên phải giải quyết bói ơn cho các mốt ghép này.
Sau đây là một số phường án được dùng trong thực tế, Đổi với bệ chốt thường được
khoun lỗ để dẫn dầu do xéc măng dầu pạt về (hình 2134) hoặc khoan lễ hứng dầu
(hủnh 2-13 b). Còn đối vúitUuuÙi truyền, để hôi tròn người ta có thể dùng lỗ hứng
dầu (hinh 2-13c) hoặc bôi trỏn cường bức kết hóp với làm mát dinh piston bằng dầu
có p suất cao dẫn từ trục khưỷu đọc theo thân thánh truyền như được dùng ö động
có ö tô [EA W 5Ú hoặc ZIL 130 (hình 2134 và e).
Hình 2-13. Đổi trơu các mối ghép chốt pưon

8) b)

Các dịch vụ khác tại Trung Tâm Kỹ Thuật Ô Tô Mỹ Đình THC
Cố vấn dịch vụ: Hotline & zalo: 09.64.10.44.44
Tư vấn kỹ thuật: Hotline & zalo: 0962.68.87.68
Email: otomydinhthc@gmail.com
Công Ty TNHH Ô Tô Mỹ Đình THC – “HƠN CẢ SỰ MONG ĐỢI …”
Xưởng dịch vụ 1: Số 587 Phúc Diễn, Xuân Phương, Nam Từ Liêm, Hà Nội
Xưởng dịch vụ 2: Số 589 Phúc Diễn, Xuân Phương, Nam Từ Liêm, Hà Nội
Website dịch vụ: www.otomydinhthc.com
Website phụ tùng: www.shopoto.com.vn
Youtube: https://youtu.be/hFCNQikE_MA
Fanpage: https://www.facebook.com/otomydinhTHC/?ti=as
Google map: