Kết cấu của piston là gì?
Phân tích điều kiện làm việc của Piston
Piston có điều kiện làm việc rất năng nhọc vừa chịu tải trọng cơ học vừa chịu tải trọng nhiệt . Ngoài ra Piston còn chịu ma sát và ăn mòn.
+Tải trọng cơ học : Trong quá trình cháy , khí hốn hợp cháy sinh ra áp suất rất lớn trong buồng cháy „ trong chu kỷ công tác áp suất khí thế thay đổi rất lớn vì vậy lực khí thể có tính chất va đập.
+Tải trọng nhiệt : Trong quá trình cháy Pisfon trực tiếp tiếp xúc với sản vật cháy có nhiệt độ rất cao (2300-2800°K) Mà như vậy nhiệt độ của Piston và nhất là nhiệt độ phần đỉnh Piston cũng rất cao (2300-2800°K).
+ Ma sát và ăn môn : Trong quả trình làm việc Piston chịu ma sát khả lớn đo thiếu dầu bôi trơn và lực ngang ép Piston vào xy lanh, ma sát càng lớn đo biến đạng của Piston. Ngoài ra đỉnh Piston tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy nên còn bị sản vật cháy ăn mòn.
Kết cấu của piston
Kết cấu của piston là chính là bản vẽ thể hiện hình dạng của Piston và vật liệu để gia công piston. Kết cấu của piston đòi hỏi phải đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật ngoài ra vật liệu chế tạo cũng phải đảm bảo đúng mác vật liệu vì chi tiết này hoạt động trong điều kiện vô cùng khắc nhiệt như chúng tôi đã phân tích ở trên
Cấu tạo của Piston
Cấu tạo Piston gồm ba phần chính
+ Đỉnh Piston : Là phần trên cùng của Piston , cùng với xy lanh và nắp máy tạo thành buồng cháy .
+ Đầu Piston : Bao gồm đỉnh Piston và vùng đai lắp xécmăng dầu và xéc măng khí làm nhiệm vụ bao kín buồng cháy .
+ Thân Piston : Phần phía dưới rãnh xéc măng dầu cuối cùng ở đầu Piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho Piston
Đặc điểm cấu tạo của piston được mô tả như hình 2.1
Hình 2.1 : Cấu tạo piston động cơ Điesel 4 kỳ
Phân tích đặc điểm cấu tạo của đỉnh Piston
– Cấu tạo của đỉnh Piston – Đỉnh Piston có kết cấu rất đa dạng gồm đỉnh bằng đỉnh lỗi và đỉnh lốm …
Đỉnh bằng là loại phổ biến nhất , có diện tích chịu nhiệt bé nhất và có kết cấu đơn giản để chế tạo
Đỉnh lồi có độ cứng vững cao „ loại đỉnh này không cần bố trí các đường gân phía dưới đỉnh nên trọng lượng Piston có thế giấm . Loại đính này ít kết muội than nhưng do bể mặt chịu nhiệt độ lớn nên có ảnh hưởng xấu tới quá trình làm việc của Piston.
Đỉnh lõm có diện tích chịu nhiệt lớn hơn đỉnh bằng nhưng có ưu điểm là tạo ra xoáy lốc nhẹ trong quá trình nén và trong quá trình cháy .
– Kết cấu của đầu Piston : Nhiệm vụ chủ yếu của đầu Piston là bao kín và là nơi bố trí rãnh xéc măng, số lượng rãnh xéc măng khí chọn từ 3 – 5 , số lượng rãnh xécmăng dầu từ 1 – 3.
Để giảm nhiệt cho xéc măng khí thứ nhất cần bố trí xécmăng khí thứ nhất càng gần khu vực nước làm mát càng tốt. Chọn số xéc măng khí theo nguyên tắc: áp suất khí thể càng cao , tốc độ càng thấp „ đường kính xy lanh càng lớn thì chọn số xéc măng khí càng nhiều .
– Kết cấu của thân Piston : Thân Piston có tác dụng là dẫn hướng cho Piston chuyển động trong xy lanh và chịu lực ngang N. Để dẫn hướng tốt và ít va đập khe hổ giữa thân Piston và xy lanh cần phải bé. Chiều dài của thân cảng lớn thì dẫn hướng càng tốt áp suất tác đụng lên Piston càng nhỏ, Piston ít bị mòn. Tuy nhiên thân cảng dài
thì khối lượng của Piston càng lớn và ma sát càng lớn .
Vị trí của lỗ bệ chốt : khi chịu lực ngang nếu chốt Piston đặt ở chính giữa thân thì ổ trạng thái tĩnh áp suất phân bố đều. Nhưng khi Piston chuyến động do lực ma sát tác dụng làm cho Piston có xu hướng quay quanh chốt nên áp suất của Piston nén trên xylanh sẽ phân bố không đều nữa . Vì thế thường đặt chốt vị trí cao hơn:
Hình 2.2 : Vị trí lỗ bệ chốt
Dạng của thân Piston : Dạng của thân Piston thường không phải là hình trụ mà tiết điện ngang thường có dạng ô van hoặc vát ở hai đầu bệ chốt Piston. Phải làm như vậy là để khi Piston bị biến dạng do lực khí thể P; lực ngang N và nhiệt tác dụng Piston không bị bỏ kẹt trong xylanh
Cả ba nguyên nhân này đều làm cho Piston biến đạng thành hình ô van (trục lớn trùng với đường tâm chốt Piston ). Kết quả là làm cho Piston bị bó trong xy lanh ..
Để khắc phục làm thân Piston có dạng ô van sẵn mà trục ngắn trùng với đường tâm chốt , hoặc tiện vát bớt mặt thân Piston ở phía hai đầu bệ chốt .
Hình 2.3 : Trạng thái biến đạng của Piston khi chịu nhiệt, lực khí thể P và lực ngang N
Yêu cầu kỹ thuật của piston (quả nén) của xe ô tô
Độ bền và chịu nhiệt:
Quả nén phải có độ bền cao để chịu được áp lực và nhiệt độ lớn trong quá trình đốt cháy. Vật liệu và thiết kế của quả nén phải đảm bảo khả năng chịu nhiệt và không bị biến dạng trong điều kiện làm việc cực kỳ khắc nghiệt.
Độ chính xác và kín khí:
Quả nén phải được thiết kế và gia công chính xác để đảm bảo độ kín khí tối đa. Điều này giúp tránh rò rỉ và mất mát áp suất trong quá trình nén khí, đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ.
Trọng lượng và độ cân bằng:
Quả nén cần có trọng lượng và độ cân bằng phù hợp để đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ. Quá nặng hoặc không cân bằng có thể gây ra rung động và hao mòn không đều, ảnh hưởng đến tuổi thọ và hiệu suất của động cơ.
