Piston (tehnologie)

Piston de nas cu geamuri cu canal de preaplin, motor pentru motociclete în doi timpi din anii 1950, turnat din aluminiu
Piston încastrat (motor diesel)
Piston cu bielă , știftul pistonului și inelele pistonului . Buzunarele supapelor pot fi văzute în partea stângă sus și dreapta
Piston de compresor în cilindru cu acționare cu manivelă
Doi lobi rotativi se plasează între ei în carcasă ( pompă cu lob rotativ , suflantă pentru rădăcini )
Motor Wankel : pistonul descrie o cale circulară și se rotește în proces

În ingineria mecanică, pistoanele sunt componente în mișcare care, împreună cu carcasa din jur, formează o cavitate închisă, al cărei volum se modifică din cauza mișcării . Acest principiu poate fi implementat în diferite modele: cu pistoane cu mișcare alternativă în mișcare în sus și în jos, pistoane rotative rotative sau altceva.

Un design simplu, răspândit, care era deja cunoscut în antichitate, este un disc rotund care este scufundat într-o carcasă tubulară , cilindrul . Poziția legăturii și a pistonului în carcasă determină dimensiunea cavității.

Utilizare

În motoare , o parte din energia sa este extrasă dintr- un mediu de lucru gazos sau lichid în aceste cavități schimbătoare create în acest fel , care pot fi apoi utilizate într-o mașină de lucru . Pe de altă parte, în pompe și compresoare, se furnizează energie, creșterea presiunii și, în cazul gazelor, a temperaturii mediului.

Tipuri

Mașinile în care pistoanele transferă energia aparțin mașinilor cu pistoane . Pentru a transfera energie în mașină, pistonul și carcasa pot interacționa cu conductele de admisie și ieșire și supapele .

Pistonul, și rareori și carcasa, este componenta cu care are loc schimbul de energie. La pistoanele cu piston alternativ, forțele sunt introduse de obicei în piston prin acționări cu manivelă cu biele sau prin tije ale pistonului . La mașinile cu pistoane libere, pistonul funcționează de obicei pe arcuri cu gaz.

Forma unui piston, materialul din care este fabricat, traseul său și viteza cu care se deplasează sunt supuse unei varietăți de factori. Fluidul utilizat, forțele și temperaturile care apar și tipul de mașină duc la modele foarte diferite.

  • Secțiunea prin cilindrul unui motor cu abur cu efect dublu cu piston cu disc

  • Piston cu piston cu bielă a unui motor pe benzină

  • Secțiunea printr-o pompă cu piston piston

  • Suflă rădăcini cu două pistoane rotative

  • Piston rotativ al unui compresor cu șurub

Pistoanele cu piston alternativ sunt disponibile ca pistoane cu disc, piston cu piston și piston cu piston:

  • Pistoanele cu disc sunt plăci subțiri care se etanșează la cilindru la margine. De obicei, acestea funcționează printr-o tijă a pistonului care este ghidată în exterior și previne înclinarea. În cazul acționărilor cu manivelă, biela este conectată printr-un cap transversal care menține forța laterală departe de tija pistonului.
  • În cazul pistonilor, placa de etanșare și capul transversal sunt combinate într-o singură componentă. Forțele laterale sunt transferate în cilindru.
  • Pistoanele subțiri și cilindrice se deplasează în și din zona de lucru printr-o etanșare fixă ​​(de obicei o cutie de umplutură ). Cu pompele, forma spațiului de lucru poate fi în mare parte selectată liber.

Exemplu de aplicare motor cu ardere internă

Cele mai răspândite motoare cu piston până în prezent (2016) sunt motorul Otto (benzină) și motorul diesel . Utilizarea principiului descris mai sus este explicată aici folosind această mașină.

General

Pistonul prezintă următoarele componente funcționale:

  1. coroana pistonului, care este în contact cu mediul. Coroana pistonului este denumită și marginea superioară a terenului.
  2. terenul de sus. Se extinde de la coroana pistonului până la canelura superioară a inelului pistonului. Protejează primul inel al pistonului de supraîncălzire.
  3. centura inelară: Împreună cu celelalte caneluri și terenuri inelare, partea superioară formează așa-numita centură inelară.
  4. fusta pistonului sau fusta pistonului sau peretele pistonului: componenta cilindrică care se potrivește în alezajul cilindrului cu o cantitate mică de joc,
  5. bolțul pistonului cu rulment său care leagă pistonul cu bielă .

  • Cureaua inelară a unui piston

  • Terenul superior, acoperișul pistonului și fusta pistonului pe un singur piston.

Pistoane în motoarele cu ardere internă

Pistoanele pentru motoarele cu mișcare alternativă de astăzi sunt fabricate în principal din aliaje de aluminiu turnat , anterior adesea din fontă . Semifabricatele sunt turnate în matrițe permanente , pentru unele - mai ales pentru motoarele puternice - sunt, de asemenea, forjate. Suprafața exterioară, buzunarele supapelor , canelurile inelului pistonului și alezajul știftului pistonului sunt apoi prelucrate mecanic.

Din punct de vedere tehnologic, există diferențe semnificative între pistoanele motoarelor diesel și benzină datorită diferitelor procese de ardere:

Pistoanele diesel sunt supuse unor sarcini termice și mecanice mai mari și, prin urmare, trebuie întărite în prima canelură a inelului pistonului cu un suport inelar turnat din fontă austenitică ("Niresist") pentru a preveni lovirea canelurii și transferul de material la inel prin micro-suduri. În cazul pistoanelor foarte încărcate, bucșele de alamă sunt întinse în alezajul știftului. O altă trăsătură caracteristică a pistoanelor motoarelor diesel cu injecție directă este degajarea podelei în care combustibilul injectat este învârtit și amestecat cu aerul. Pistoanele supuse unor sarcini termice ridicate (în special motoare de curse, de aviație sau turbodiesel ) sunt adesea implementate cu duze de pulverizare (pentru ulei de motor) pentru a răci coroana pistonului. Pistonul poate fi prevăzut cu un canal circumferențial de ulei sau poate fi răcit doar prin turnare prin injecție pe fund. În cazul motoarelor mari, cu funcționare lentă, pistonul poate fi răcit și prin răcire circulantă. Mediul este alimentat către piston printr-un tub telescopic.

Pistoanele motoarelor pe benzină se caracterizează prin grosimea peretelui semnificativ mai mică, ceea ce permite turații mai mari ale motorului datorită greutății lor mai mici. În zona primului șanț de inel al pistonului, anodizarea tare poate fi uneori utilizată pentru a reduce uzura și microsudurile.

Coroana pistonului transportă parțial buzunare plate pentru a găzdui supapele care ies în camera de ardere .

Fusta pistonului este utilizată pentru a ghida pistonul în cilindrul cilindrului și este acoperită cu un lac lubrifiant pe majoritatea pistoanelor. În modele mai vechi, are adesea o bandă de oțel turnat în interior ( piston de comandă , „placă de control”, „piston autotermic”) pentru a controla creșterea diametrului atunci când este încălzită. Pentru a economisi greutate, multe motoare în patru timpi de mare viteză au fusta pistonului pe laterale (la deschiderile știftului pistonului) decalate spre interior (pistonul „cutie”).

În pistoanele articulate, coroana de etanșare a pistonului cu inelele pistonului și capătul pistonului, care transferă forțele laterale de la tija de legătură în cilindru, sunt două componente care sunt articulate prin știftul pistonului. Decalajul dintre cele două părți reduce pierderile de căldură din camera de ardere.

Pistonul are una sau mai multe caneluri pentru inelele pistonului, dintre care cele mai superioare sunt inelele de compresie și cel puțin unul inferior servește ca inel de control al uleiului. Majoritatea pistoanelor auto au două inele de compresie și un inel de control al uleiului. Așa-numitele pistoane cu două inele cu un singur inel de compresie sunt de asemenea utilizate pentru motoarele de curse. La motoarele în doi timpi , fustele cu piston pot avea și geamuri. În plus, majoritatea pistoanelor în doi timpi au știfturi de blocare în canelurile inelului pistonului pentru a preveni răsucirea și blocarea articulațiilor inelului pistonului în geamurile de comandă ale cilindrului. Până în anii 1950, existau motoare în doi timpi cu pistoane pe nas care trebuiau să îmbunătățească schimbul de gaze în timpul epurării transversale. Cu toate acestea, din anii 1930, motoarele în doi timpi cu scavenging invers conform lui Adolf Schnürle au avut în general o coroană cu piston plat.

Transmiterea puterii de la piston la bielă are loc prin știftul pistonului . Acesta este stocat într-un orificiu din piston în partea îngroșată din interior a cămășii. Acest orificiu transportă adesea la capătul canelurilor pentru inele de reținere ("cerc") către emigrația laterală pentru a limita știftul pistonului.

Deplasarea știftului pistonului

Pistoane fără (stânga) și cu (dreapta) axul pistonului decalat

În sectorul autovehiculelor, axa știftului pistonului este decalată cu aproximativ 0,5-1,5 mm de la centrul pistonului la partea cu presiune. Fără această dislocare, pistonul ar schimba partea de contact după punctul mort superior (TDC) sub presiunea maximă de ardere. Ca rezultat al decalajului, pistonul schimbă partea de contact înainte de TDC atunci când presiunea de compresie este doar construită. Acest lucru reduce uzura pistonului și reduce zgomotul motorului.

  • O incizie de la
    priză + piston

  • Cameră de combustie situată în coroana pistonului într-un motor diesel fără cameră , vezi și metoda M.

  • Piston al unui motor diesel în doi timpi cu o masă de 570 kg

Furnizori majori de pistoane

Vezi si

literatură

  • Wilfried Staudt: Handbuch Fahrzeugtechnik Volumul 2. Ediția I, Bildungsverlag EINS, Troisdorf, 2005, ISBN 3-427-04522-6 .
  • Jan Drummans: Mașina și tehnologia sa. Ediția I, Motorbuchverlag, Stuttgart, 1992, ISBN 3-613-01288-X .

Link-uri web

Commons : Pistons (Tehnologie)  - Colecție de imagini, videoclipuri și fișiere audio
Wikționar: piston  - explicații ale semnificațiilor, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

Dovezi individuale

  1. ↑ Ralf Peters: Pistoane și inele de piston: structură și desemnare . În: Maxima Asbirg Bernert (Ed.): Waspenblech - Arhivă . Recklinghausen / NRW 20 august 2016 ( square7.ch [accesat 27 iulie 2017]).
  2. ↑ Ralf Peters: Pistoane și inele de piston: structură și desemnare . În: Maxima Asbirg Bernert (Ed.): Waspenblech - Arhivă . Recklinghausen / NRW 20 august 2016 ( square7.ch [accesat 27 iulie 2017]).
  3. ↑ Ralf Peters: Pistoane și inele de piston: structură și desemnare . În: Maxima Asbirg Bernert (Ed.): Waspenblech - Arhivă . Recklinghausen / NRW 20 august 2016 ( square7.ch [accesat 27 iulie 2017]).
  4. ↑ Ralf Peters: Pistoane și inele de piston: structură și desemnare . În: Maxima Asbirg Bernert (Ed.): Waspenblech - Arhivă . Recklinghausen / NRW 20 august 2016 ( square7.ch [accesat 27 iulie 2017]). Pistoane și inele de pistoane: structură și desemnare ( Memento din 30 decembrie 2017 în Arhiva Internet )
  5. ↑ brevetul EP0028287 . ‌
  6. ↑ Brevet DE1998002488 . ‌
  7. ↑ kfz-tech.de: De-axising .