ลูกสูบเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของกลไกข้อเหวี่ยงซึ่งยึดหลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในจำนวนมาก บทความนี้กล่าวถึงการออกแบบและคุณสมบัติของชิ้นส่วนเหล่านี้

คำนิยาม

ลูกสูบเป็นส่วนที่ทำการเคลื่อนไหวแบบลูกสูบในกระบอกสูบ และทำให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนแปลงของความดันก๊าซเป็นงานทางกล

วัตถุประสงค์

ด้วยการมีส่วนร่วมของชิ้นส่วนเหล่านี้ กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของมอเตอร์จึงเกิดขึ้น เนื่องจากลูกสูบเป็นองค์ประกอบหนึ่งของกลไกข้อเหวี่ยง มันจึงรับรู้แรงดันที่เกิดจากก๊าซและถ่ายโอนแรงไปยังก้านสูบ นอกจากนี้ยังให้การปิดผนึกของห้องเผาไหม้และการกำจัดความร้อนออกจากห้อง

ออกแบบ

ลูกสูบเป็นชิ้นส่วนสามชิ้น กล่าวคือ การออกแบบประกอบด้วยส่วนประกอบสามส่วนที่มีประสิทธิภาพ ฟังก์ชั่นต่างๆและสองส่วน: หัวซึ่งรวมส่วนล่างและส่วนการปิดผนึกและส่วนนำทางซึ่งแสดงโดยกระโปรง

ล่าง

มันสามารถมีรูปร่างที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ตัวอย่างเช่น การกำหนดค่าด้านล่างของลูกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายในถูกกำหนดโดยตำแหน่งของอื่นๆ องค์ประกอบโครงสร้างเช่น หัวฉีด, เทียน, วาล์ว, รูปร่างของห้องเผาไหม้, คุณสมบัติของกระบวนการที่เกิดขึ้น, การออกแบบทั่วไปของเครื่องยนต์ ฯลฯ ไม่ว่าในกรณีใด มันจะกำหนดคุณสมบัติของการทำงาน

การกำหนดค่าก้นลูกสูบมีสองประเภทหลัก: นูนและเว้า อย่างแรกให้ความแข็งแกร่งที่มากกว่า แต่ทำให้การกำหนดค่าของห้องเผาไหม้แย่ลง ในทางตรงกันข้ามห้องเผาไหม้มีรูปร่างที่เหมาะสมที่สุดโดยมีก้นเว้า แต่การสะสมของคาร์บอนจะถูกสะสมอย่างเข้มข้นมากขึ้น โดยทั่วไปแล้ว (ในเครื่องยนต์สองจังหวะ) จะมีลูกสูบที่มีส่วนยื่นออกมาด้านล่างแทนด้วยส่วนสะท้อนแสง นี่เป็นสิ่งจำเป็นเมื่อเป่าเพื่อการเคลื่อนที่โดยตรงของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ ชิ้นส่วนของเครื่องยนต์เบนซินมักจะมีก้นแบนหรือเกือบแบน บางครั้งมีร่องเปิดวาล์วจนสุด ในเครื่องยนต์ที่มีระบบหัวฉีดโดยตรง ลูกสูบมีลักษณะเฉพาะด้วยโครงร่างที่ซับซ้อนกว่า ในเครื่องยนต์ดีเซล มีความโดดเด่นด้วยการมีห้องเผาไหม้ที่ด้านล่างซึ่งให้การหมุนที่ดีและช่วยปรับปรุงการก่อตัวของส่วนผสม

ลูกสูบส่วนใหญ่เป็นแบบด้านเดียว แม้ว่าจะมีรุ่นสองด้านที่มีก้นสองส่วนก็ตาม

ระยะห่างระหว่างร่องของแหวนบีบอัดอันแรกกับด้านล่างเรียกว่าโซนการยิงของลูกสูบ ค่าความสูงของมันสำคัญมากซึ่งแตกต่างกับชิ้นส่วนจาก วัสดุต่างๆ. ไม่ว่าในกรณีใด หากความสูงของวงแหวนกันไฟเกินค่าต่ำสุดที่อนุญาต ก็อาจทำให้เกิดความเหนื่อยหน่ายของลูกสูบและการเปลี่ยนรูปของเบาะนั่งของวงแหวนอัดส่วนบนได้

ส่วนปิดผนึก

นี่คือที่ขูดน้ำมันและแหวนอัด สำหรับชิ้นส่วนประเภทแรก ช่องจะมีรูสำหรับนำน้ำมันออกจากพื้นผิวของกระบอกสูบเพื่อเข้าสู่ลูกสูบ จากตำแหน่งที่น้ำมันจะเข้าสู่ถาดรองน้ำมัน บางตัวมีขอบเหล็กหล่อสแตนเลสพร้อมร่องสำหรับวงแหวนอัดด้านบน

ประกอบด้วยเหล็กหล่อ ทำหน้าที่สร้างความกระชับพอดีระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบ ดังนั้นจึงเป็นสาเหตุของความเสียดทานที่ใหญ่ที่สุดในมอเตอร์ ซึ่งการสูญเสียดังกล่าวคิดเป็น 25% ของการสูญเสียทางกลทั้งหมดในมอเตอร์ จำนวนและตำแหน่งของวงแหวนจะพิจารณาจากประเภทและวัตถุประสงค์ของเครื่องยนต์ ส่วนใหญ่มักใช้วงแหวนบีบอัด 2 อันและวงแหวนขูดน้ำมัน 1 อัน

วงแหวนอัดทำหน้าที่ป้องกันก๊าซไม่ให้เข้าไปในห้องข้อเหวี่ยงจากห้องเผาไหม้ ภาระที่มากที่สุดตกอยู่ที่ชุดแรก ดังนั้นในเครื่องยนต์บางเครื่อง ร่องของร่องดังกล่าวจึงเสริมด้วยเม็ดมีดเหล็ก วงแหวนอัดสามารถเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูทรงกรวยรูปทรงกระบอก บางคนมีคัตเอาท์

ทำหน้าที่ขจัดน้ำมันส่วนเกินออกจากกระบอกสูบและป้องกันไม่ให้เข้าไปในห้องเผาไหม้ มันมีรูสำหรับสิ่งนี้ บางตัวเลือกมีตัวขยายสปริง

ส่วนไกด์ (กระโปรง)

มีรูปทรงกระบอก (โค้ง) หรือรูปทรงกรวยสำหรับชดเชย มี 2 กระแสน้ำสำหรับหมุดลูกสูบ ในบริเวณเหล่านี้ กระโปรงมีมวลมากที่สุด นอกจากนี้ยังมีการสังเกตความผิดปกติของอุณหภูมิที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในระหว่างการให้ความร้อน ใช้มาตรการต่าง ๆ เพื่อลดพวกเขา แหวนขูดน้ำมันอาจอยู่ที่ด้านล่างของกระโปรง

ในการถ่ายโอนแรงจากลูกสูบหรือไปที่ข้อเหวี่ยงหรือก้านสูบมักใช้ พินลูกสูบทำหน้าที่เชื่อมต่อส่วนนี้กับพวกมัน ทำจากเหล็ก มีลักษณะเป็นท่อ และสามารถติดตั้งได้หลายวิธี ส่วนใหญ่มักใช้นิ้วลอยซึ่งสามารถหมุนได้ระหว่างการใช้งาน เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัว จึงยึดด้วยวงแหวนยึด ใช้การยึดแบบแข็งน้อยกว่ามาก ในบางกรณีแกนทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์นำทางเพื่อแทนที่กระโปรงลูกสูบ

วัสดุ

ลูกสูบเครื่องยนต์อาจจะ วัสดุต่างๆ. ไม่ว่าในกรณีใด พวกเขาจะต้องมีคุณสมบัติเช่นความแข็งแรงสูง การนำความร้อนที่ดี ความต้านทานการกัดกร่อน และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นและความหนาแน่นต่ำ สำหรับการผลิตลูกสูบนั้นใช้โลหะผสมอลูมิเนียมและเหล็กหล่อ

เหล็กหล่อ

แตกต่างกันในด้านความทนทานสูง ความต้านทานการสึกหรอ และค่าต่ำ คุณสมบัติสุดท้ายช่วยให้ลูกสูบดังกล่าวมีฟันเฟืองเล็กๆ ได้ เนื่องจากมีการปิดผนึกที่ดีของกระบอกสูบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก แรงดึงดูดเฉพาะชิ้นส่วนเหล็กหล่อใช้เฉพาะในเครื่องยนต์ที่มวลลูกสูบมีแรงเฉื่อยซึ่งประกอบขึ้นเป็นแรงดันไม่เกินหนึ่งในหกที่ด้านล่างของลูกสูบแก๊ส นอกจากนี้ เนื่องจากค่าการนำความร้อนต่ำ ความร้อนของส่วนล่างของชิ้นส่วนเหล็กหล่อระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ถึง 350-450 ° C ซึ่งไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่งสำหรับตัวเลือกคาร์บูเรเตอร์ เนื่องจากจะนำไปสู่การจุดไฟแบบเรืองแสง

อลูมิเนียม

วัสดุนี้ใช้สำหรับลูกสูบบ่อยที่สุด นี่เป็นเพราะความถ่วงจำเพาะต่ำ (ชิ้นส่วนอลูมิเนียมเบากว่าชิ้นส่วนเหล็กหล่อ 30%) การนำความร้อนสูง (สูงกว่าเหล็กหล่อ 3-4 เท่า) ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าด้านล่างจะได้รับความร้อนไม่เกิน 250 ° C ซึ่ง อนุญาตเพิ่มองศาและแรงอัดและให้การเติมกระบอกสูบที่ดีขึ้นและการต้านการเสียดสีสูง คุณสมบัติ. ในขณะเดียวกัน อลูมิเนียมมีมากกว่าเหล็กหล่อ 2 เท่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นที่บังคับเราให้ใหญ่ขึ้นช่องว่าง กับผนังกระบอกสูบเช่น ขนาดลูกสูบ อลูมิเนียมน้อยกว่าเหล็กหล่อแต่, สำหรับกระบอกสูบที่เหมือนกัน. นอกจากนี้ รายละเอียดดังกล่าวและมี ความแข็งแรงที่ต่ำกว่าโดยเฉพาะเมื่อถูกความร้อน (ที่ 300 ° C จะลดลง 50-55% ในขณะที่เหล็กหล่อไหนๆ - 10%)

เพื่อลดระดับแรงเสียดทาน ผนังของลูกสูบจะเคลือบด้วยกราไฟต์และโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์

ความร้อน

ดังที่ได้กล่าวไว้ ในระหว่างการใช้งานพวกเขาสามารถอุ่นเครื่องได้ถึง 250-450 องศาเซลเซียส ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการเพื่อลดความร้อนและชดเชยการขยายตัวทางความร้อนของชิ้นส่วนที่เกิดจากความร้อน

ใช้น้ำมันเพื่อทำให้ลูกสูบเย็นลง วิธีทางที่แตกต่างพวกมันถูกป้อนเข้าไป: พวกมันสร้างละอองน้ำมันในกระบอกสูบ ฉีดพ่นผ่านรูในก้านสูบหรือด้วยหัวฉีด ฉีดเข้าไปในช่องวงแหวน และหมุนเวียนผ่านขดลวดท่อที่ก้นลูกสูบ

เพื่อชดเชยการเสียรูปของอุณหภูมิในพื้นที่น้ำขึ้นน้ำลงกระโปรงเปิดสองข้าง โลหะ 0.5-1.5 มม. ลึกในรูปแบบของสล็อตรูปตัวยูหรือตัว T. มาตรการนี้ดีขึ้นหล่อลื่นและป้องกันการปรากฏตัวของ e จากการเปลี่ยนรูปอุณหภูมิของคะแนน ดังนั้นข้อมูลอี ช่องจะเรียกว่าตู้เย็นพวกเขา ใช้ร่วมกับกระโปรงทรงกรวยหรือทรงกระบอกมันชดเชยมันเชิงเส้น ขยายตัวเนื่องจากเมื่อถูกความร้อนกระโปรงเป็นรูปทรงกระบอก นอกจากนี้ยังใช้เม็ดมีดชดเชยเพื่อให้เส้นผ่านศูนย์กลางลูกสูบมีประสบการณ์จำกัดการขยายตัวทางความร้อน ในระนาบของการแกว่งของก้านสูบ นอกจากนี้ยังสามารถแยกส่วนไกด์ออกจากศีรษะที่ได้รับความร้อนมากที่สุดได้ ในที่สุด ผนังของกระโปรงก็มีคุณสมบัติสปริงโดยทำการกรีดเฉียงตามความยาวทั้งหมด

เทคโนโลยีการผลิต

ตามวิธีการผลิต ลูกสูบจะแบ่งออกเป็นแบบหล่อและแบบหล่อ (ประทับตรา)รายละเอียดประเภทแรกใช้มากที่สุด รถยนต์และการเปลี่ยนลูกสูบด้วยลูกสูบที่ใช้ในการปรับแต่ง ตัวเลือกการปลอมแปลงนั้นมีความแข็งแกร่งและความทนทานที่เพิ่มขึ้นรวมถึงน้ำหนักที่ลดลง ดังนั้นการติดตั้งลูกสูบประเภทนี้จึงช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์ที่ทำงานภายใต้ภาระที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ชิ้นส่วนหล่อก็เพียงพอสำหรับการใช้งานทุกวัน

แอปพลิเคชัน

ลูกสูบเป็นส่วนมัลติฟังก์ชั่น ดังนั้นจึงใช้ไม่ได้เฉพาะในเครื่องยนต์เท่านั้น ตัวอย่างเช่น มีลูกสูบคาลิปเปอร์เบรกเพราะมันทำงานในลักษณะเดียวกัน. อีกด้วย กลไกข้อเหวี่ยงใช้กับคอมเพรสเซอร์ ปั๊ม และอุปกรณ์อื่นๆ บางรุ่น

ลูกสูบเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนของกลไกข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์และเป็นองค์ประกอบสำคัญที่แบ่งออกเป็นส่วนหัวและกระโปรงตามเงื่อนไข เป็นพื้นฐานของกระบวนการแปลงพลังงานการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นพลังงานความร้อนแล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานกล ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ความน่าเชื่อถือและความทนทาน ขึ้นอยู่กับคุณภาพของชิ้นส่วนนี้โดยตรง

วัตถุประสงค์และประเภทของลูกสูบ

ในมอเตอร์ ลูกสูบของเครื่องยนต์ทำหน้าที่หลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันคือ:

1. การเปลี่ยนแปลงของแรงดันแก๊สเป็นแรงที่ส่งไปยังก้านสูบ
2. รับรองความแน่นของห้องเผาไหม้
3. อ่างความร้อน

ลูกสูบทำงานภายใต้สภาวะที่รุนแรงภายใต้ภาระทางกลที่สูงสม่ำเสมอ ดังนั้นสำหรับเครื่องยนต์สมัยใหม่ เครื่องยนต์จึงทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ชนิดพิเศษ ซึ่งมีน้ำหนักเบาและทนทาน พร้อมทนความร้อนได้เพียงพอ ลูกสูบเหล็กค่อนข้างธรรมดา ก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่ทำจากเหล็กหล่อ เครื่องหมายลูกสูบซึ่งจำเป็นต้องมีอยู่ในผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้นจะบอกคุณว่าทำมาจากอะไร ชิ้นส่วนเหล่านี้ทำขึ้นโดยสองวิธี - การหล่อและการปั๊ม ลูกสูบหลอมซึ่งใช้กันทั่วไปในการปรับแต่ง เกิดจากการปั๊มและไม่ได้ตีขึ้นรูปด้วยมือ

การออกแบบลูกสูบ

อุปกรณ์ลูกสูบไม่ซับซ้อน นี่เป็นส่วนสำคัญที่แบ่งตามอัตภาพเป็นกระโปรงและศีรษะเพื่อให้ง่ายต่อการนิยาม รูปร่างเฉพาะและ คุณสมบัติการออกแบบลูกสูบถูกกำหนดโดยประเภทและรุ่นของเครื่องยนต์ ในเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเบนซินทั่วไป คุณจะเห็นเฉพาะลูกสูบที่มีหัวแบนหรือใกล้มากสำหรับรูปทรงนี้ พวกเขามักจะมีร่องที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มการเปิดเต็มที่ของวาล์ว ในเครื่องยนต์ที่มีการฉีดเชื้อเพลิงโดยตรง ลูกสูบถูกสร้างขึ้นในรูปแบบที่ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย ลูกสูบของเครื่องยนต์ดีเซลมีส่วนหัวที่มีรูปแบบเฉพาะเพื่อให้มีการหมุนวนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการก่อตัวของส่วนผสมที่ดี

แผนภาพลูกสูบเครื่องยนต์

ใต้หัวร่องลูกสูบจะติดตั้งแหวนลูกสูบไว้ กระโปรงของลูกสูบที่แตกต่างกันก็ต่างกันด้วยรูปร่างที่คล้ายกับกรวยหรือกระบอก การกำหนดค่านี้ทำให้สามารถชดเชยการขยายตัวของลูกสูบที่เกิดขึ้นเมื่อได้รับความร้อนในการทำงาน ควรสังเกตว่าลูกสูบจะได้รับปริมาณการทำงานเต็มที่หลังจากที่เครื่องยนต์อุ่นเครื่องจนถึงอุณหภูมิปกติเท่านั้น

เพื่อลดผลกระทบจากการเสียดสีด้านข้างคงที่ของลูกสูบบนกระบอกสูบให้น้อยที่สุด จึงมีการนำวัสดุป้องกันแรงเสียดทานพิเศษมาใช้กับพื้นผิวด้านข้าง ซึ่งจะขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์ด้วย นอกจากนี้ในกระโปรงลูกสูบยังมีรูพิเศษพร้อมกระแสน้ำสำหรับติดตั้งพินลูกสูบ

การทำงานของลูกสูบเกี่ยวข้องกับความร้อนสูง มันถูกทำให้เย็นลงและในมอเตอร์ต่าง ๆ ในลักษณะที่ต่างกัน นี่คือสิ่งที่พบบ่อยที่สุดในหมู่พวกเขา:

• โดยการจ่ายไอน้ำมันไปยังกระบอกสูบ
• ผ่านการพ่นน้ำมันผ่านก้านสูบหรือหัวฉีดพิเศษ
• ผ่านการฉีดน้ำมันผ่านช่องวงแหวน
• ด้วยความช่วยเหลือของการไหลเวียนของน้ำมันอย่างต่อเนื่องผ่านขดลวดที่อยู่ในหัวลูกสูบโดยตรง

ไม่ใช่ตัวลูกสูบเองที่สัมผัสกับผนังกระบอกสูบ แต่เป็นวงแหวน ผลิตจากเหล็กหล่อเกรดพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่ามีความทนทานต่อการสึกหรอสูงสุด จำนวนและตำแหน่งที่แน่นอนของวงแหวนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับประเภทของมอเตอร์ ลูกสูบมักมีวงแหวนบีบอัดและที่ขูดน้ำมันอีกตัวหนึ่ง

แหวนอัดออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซจากห้องเผาไหม้หนีเข้าไปในห้องข้อเหวี่ยง แหวนวงแรกรับภาระที่หนักที่สุด ดังนั้นในเครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์เบนซินที่ทรงพลังทั้งหมด เม็ดมีดเหล็กจึงอยู่ในร่องของวงแหวนรอบแรกเพิ่มเติม ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างได้ มีวงแหวนบีบอัดหลายประเภทที่ไม่ซ้ำกันสำหรับผู้ผลิตอิสระเกือบทุกราย

แหวนขูดน้ำมัน- เพื่อขจัดน้ำมันส่วนเกินออกจากกระบอกสูบและป้องกันการซึมเข้าไปในห้องเผาไหม้ วงแหวนดังกล่าวทำด้วยรูระบายน้ำจำนวนมากเช่นเดียวกับตัวขยายสปริง แม้ว่าจะไม่ใช่ในเครื่องยนต์ทุกรุ่น

อุปกรณ์ลูกสูบ

ลูกสูบของเครื่องยนต์เชื่อมต่อกับก้านสูบผ่านพินลูกสูบ ซึ่งเป็นชิ้นส่วนเหล็กท่อ วิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการยึดหมุดคือการลอย ซึ่งทำให้สามารถเลื่อนส่วนต่างๆ ระหว่างการทำงานได้ วงแหวนยึดพิเศษไม่อนุญาตให้นิ้วขยับไปด้านข้าง ด้ามจับถนัดมือ ช่วงเวลานี้แทบไม่พบเห็นได้ทั่วไปเนื่องจากมีความเปราะบางที่ชัดเจนมากขึ้นของโครงสร้างดังกล่าว

พังทลายของลูกสูบและชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง

ในระหว่างการดำเนินการอย่างเข้มข้นหรือเป็นเวลานาน ลูกสูบอาจล้มเหลวเนื่องจากมีวัตถุแปลกปลอมอยู่ในกระบอกสูบ ซึ่งลูกสูบจะเผชิญอยู่ตลอดเวลาระหว่างการเคลื่อนไหว วัตถุดังกล่าวอาจเป็นอนุภาคของก้านสูบหรือสิ่งอื่นที่บินออกจากส่วนนั้น พื้นผิวของรอยแตกดังกล่าวมี สีเทาโดยไม่ได้มีลักษณะเป็นรอยถลอก รอยแตก และสัญญาณภาพอื่นๆ ลูกสูบจะสลายตัวอย่างรวดเร็วและฉับพลัน

การแตกหักที่เกิดจากความล้าของโลหะมีลักษณะเป็นเส้นแรสเตอร์ในบริเวณที่มีปัญหา สิ่งนี้ช่วยให้คุณกำหนดล่วงหน้าว่ามีการสลายตัวและเปลี่ยนลูกสูบ นอกจากอายุที่มากขึ้นแล้ว สาเหตุของการแตกหักยังสามารถทำให้เกิดการระเบิด แรงสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้นของลูกสูบเนื่องจากการชนกันของหัวกับฝาสูบหรือการกวาดล้างกระโปรงที่มากเกินไป ไม่ว่าในกรณีใดรอยแตกจะเกิดขึ้นที่ชิ้นส่วนซึ่งบ่งบอกถึงความล้มเหลวที่ใกล้เข้ามา

หลังจากสวมแหวนแล้ว หัวลูกสูบจะเกิดความเสียหายได้บ่อยที่สุด

นอกจากการสึกหรอของโลหะและการเสื่อมสภาพแล้ว ความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับลูกสูบอาจเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ ได้แก่:

• การละเมิดระบอบการเผาไหม้เช่นเนื่องจากความล่าช้าในการจุดระเบิด
• การจัดระเบียบที่ไม่เหมาะสมในการสตาร์ทเครื่องยนต์เย็น
• เติมน้ำมันหรือน้ำในกระบอกสูบโดยดับเครื่องยนต์ซึ่งเรียกว่า
• พลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่สมเหตุสมผลอันเป็นผลมาจากการกำหนดค่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่
• การใช้ชิ้นส่วนที่ไม่เหมาะสม
• เหตุผลอื่นๆ

การซ่อมแซมส่วนใหญ่มักจะทำโดยการเปลี่ยนลูกสูบ แหวน หรือกลุ่มลูกสูบทั้งหมด

คำที่เกี่ยวข้อง

คำนิยาม.

เครื่องยนต์ลูกสูบ- หนึ่งในตัวแปรของเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งทำงานโดยการแปลงพลังงานภายในของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้เป็นงานเชิงกลของการเคลื่อนที่แปลของลูกสูบ ลูกสูบเคลื่อนที่โดยการขยายตัวของของไหลใช้งานในกระบอกสูบ

กลไกข้อเหวี่ยงแปลงการเคลื่อนที่ของลูกสูบให้เป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

วัฏจักรการทำงานของเครื่องยนต์ประกอบด้วยลำดับของรอบของจังหวะลูกสูบการแปลด้านเดียว เครื่องยนต์แบ่งย่อยด้วยการทำงานสองและสี่รอบ

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ลูกสูบสองจังหวะและสี่จังหวะ

จำนวนกระบอกสูบใน เครื่องยนต์ลูกสูบอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการออกแบบ (ตั้งแต่ 1 ถึง 24) ขนาดเครื่องยนต์ถือว่า เท่ากับผลรวมปริมาตรของกระบอกสูบทั้งหมด ความจุซึ่งพบได้จากผลคูณของหน้าตัดและระยะชักของลูกสูบ

ใน เครื่องยนต์ลูกสูบการออกแบบที่แตกต่างกัน กระบวนการจุดระเบิดของเชื้อเพลิงเกิดขึ้นในรูปแบบต่างๆ:

ปล่อยประกายไฟซึ่งประกอบขึ้นบนหัวเทียน เครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถใช้ได้ทั้งน้ำมันเบนซินและเชื้อเพลิงประเภทอื่น (ก๊าซธรรมชาติ)

การบีบอัดของร่างกายการทำงาน:

ใน เครื่องยนต์ดีเซล เชื้อเพลิงดีเซลหรือก๊าซเชื้อเพลิง (โดยเติมน้ำมันดีเซล 5%) อากาศจะถูกบีบอัดและเมื่อลูกสูบถึงจุดอัดสูงสุดเชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปซึ่งจะจุดไฟจากการสัมผัสกับอากาศร้อน

เครื่องยนต์รุ่นอัด. การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงนั้นเหมือนกับในเครื่องยนต์เบนซิน ดังนั้นสำหรับการทำงานจึงจำเป็นต้องมีองค์ประกอบเชื้อเพลิงพิเศษ (ที่มีสิ่งสกปรกในอากาศและไดเอทิลอีเทอร์) รวมถึงการปรับอัตราส่วนการอัดที่แม่นยำ เครื่องยนต์คอมเพรสเซอร์พบการจำหน่ายในอุตสาหกรรมอากาศยานและยานยนต์

เครื่องยนต์เรืองแสง. หลักการทำงานของมันคล้ายกับเครื่องยนต์ของรุ่นบีบอัดหลายประการ แต่ก็ไม่ได้ไม่มีคุณสมบัติการออกแบบ บทบาทของการจุดระเบิดในนั้นดำเนินการโดยหัวเผาซึ่งเรืองแสงนั้นคงอยู่โดยพลังงานของการเผาไหม้เชื้อเพลิงในรอบก่อนหน้า องค์ประกอบของเชื้อเพลิงก็มีความพิเศษเช่นกัน โดยอิงจากเมทานอล ไนโตรมีเทน และน้ำมันละหุ่ง เครื่องยนต์ดังกล่าวใช้ทั้งในรถยนต์และบนเครื่องบิน

เครื่องยนต์ความร้อน. ในเครื่องยนต์เหล่านี้ การจุดระเบิดเกิดขึ้นเมื่อเชื้อเพลิงสัมผัสกับส่วนที่ร้อนของเครื่องยนต์ (โดยปกติคือเม็ดมะยมลูกสูบ) ใช้ก๊าซแบบเปิดเป็นเชื้อเพลิง ใช้เป็นมอเตอร์ขับเคลื่อนในโรงงานรีด

ประเภทเชื้อเพลิงที่ใช้ใน เครื่องยนต์ลูกสูบ:

เชื้อเพลิงเหลว – น้ำมันดีเซล น้ำมันเบนซิน แอลกอฮอล์ ไบโอดีเซล

ก๊าซ– ก๊าซธรรมชาติและชีวภาพ ก๊าซเหลว, ไฮโดรเจน, ผลิตภัณฑ์ก๊าซจากการแตกร้าวของน้ำมัน;

ผลิตในเครื่องกำเนิดก๊าซจากถ่านหิน พีทและไม้ คาร์บอนมอนอกไซด์ยังใช้เป็นเชื้อเพลิงอีกด้วย

การทำงานของเครื่องยนต์ลูกสูบ

รอบเครื่องยนต์อธิบายโดยละเอียดในเทอร์โมไดนามิกส์ทางเทคนิค ไซโคลแกรมต่างๆ อธิบายโดยวัฏจักรอุณหพลศาสตร์ที่แตกต่างกัน ได้แก่ อ็อตโต ดีเซล แอตกินสันหรือมิลเลอร์และทรินเกลอร์

สาเหตุของความล้มเหลวของเครื่องยนต์ลูกสูบ

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลูกสูบ

ประสิทธิภาพสูงสุดที่สามารถรับได้บน เครื่องยนต์ลูกสูบคือ 60% นั่นคือ เชื้อเพลิงที่เผาไหม้น้อยกว่าครึ่งหนึ่งถูกใช้ไปเล็กน้อยในการทำความร้อนชิ้นส่วนเครื่องยนต์และยังมาพร้อมกับความร้อนของก๊าซไอเสีย ในการนี้จำเป็นต้องติดตั้งระบบระบายความร้อนให้กับเครื่องยนต์

การจำแนกประเภทของระบบทำความเย็น:

แอร์ CO- ปล่อยความร้อนออกไปในอากาศเนื่องจากพื้นผิวด้านนอกของกระบอกสูบเป็นยาง เป็น
เพิ่มเติมสำหรับเครื่องยนต์ที่อ่อนแอ (หลายสิบแรงม้า) หรือเครื่องยนต์อากาศยานทรงพลังที่ระบายความร้อนด้วยการไหลของอากาศที่รวดเร็ว

CO .เหลว- ของเหลว (น้ำ สารป้องกันการแข็งตัวหรือน้ำมัน) ใช้เป็นสารหล่อเย็นซึ่งถูกสูบผ่านแจ็คเก็ตทำความเย็น (ช่องในผนังของบล็อกกระบอกสูบ) และเข้าสู่หม้อน้ำทำความเย็นซึ่งระบายความร้อนด้วยการไหลของอากาศตามธรรมชาติหรือ จากแฟน. แทบไม่มีการใช้โลหะโซเดียมเป็นสารหล่อเย็นซึ่งละลายโดยความร้อนของเครื่องยนต์ที่ร้อน

แอปพลิเคชัน.

เครื่องยนต์ลูกสูบเนื่องจากช่วงกำลัง (1 วัตต์ - 75,000 กิโลวัตต์) ได้รับความนิยมอย่างมากไม่เฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในอุตสาหกรรมเครื่องบินและการต่อเรือด้วย พวกเขายังใช้เพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์ทางทหาร, การเกษตรและการก่อสร้าง, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, ปั๊มน้ำ, เลื่อยไฟฟ้าและเครื่องจักรอื่น ๆ ทั้งแบบเคลื่อนที่และแบบอยู่กับที่

ในกลุ่มลูกสูบ - ลูกสูบ (CPG) หนึ่งในกระบวนการหลักเกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน: การปล่อยพลังงานอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้ของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงซึ่งต่อมาถูกแปลงเป็นกลไก การกระทำ - การหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง องค์ประกอบการทำงานหลักของ CPG คือลูกสูบ ต้องขอบคุณเขาทำให้เกิดเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้ของผสม ลูกสูบเป็นส่วนประกอบแรกที่เกี่ยวข้องกับการแปลงพลังงานที่ได้รับ

ลูกสูบเครื่องยนต์มีรูปทรงกระบอก ตั้งอยู่ในซับสูบของเครื่องยนต์เป็นองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ - ในกระบวนการทำงานจะทำการเคลื่อนที่แบบลูกสูบและทำหน้าที่สองอย่าง

1. เมื่อเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ลูกสูบจะลดปริมาตรของห้องเผาไหม้ บีบอัดส่วนผสมเชื้อเพลิงซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการเผาไหม้ (ในเครื่องยนต์ดีเซล การจุดระเบิดของส่วนผสมเกิดจากการอัดที่แรง)
2. หลังจากการจุดระเบิดของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงในห้องเผาไหม้ ความดันจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในความพยายามที่จะเพิ่มปริมาตร ลูกสูบจะดันลูกสูบกลับ และทำให้เคลื่อนที่กลับ โดยส่งผ่านก้านสูบไปยังเพลาข้อเหวี่ยง

ลูกสูบเครื่องยนต์สันดาปภายในรถยนต์คืออะไร?

อุปกรณ์ของชิ้นส่วนประกอบด้วยสามองค์ประกอบ:

1. ล่าง.
2. ส่วนซีล.
3. กระโปรง.

ส่วนประกอบเหล่านี้มีให้เลือกทั้งแบบลูกสูบตัน (ตัวเลือกทั่วไป) และชิ้นส่วนคอมโพสิต

ล่าง

ด้านล่างเป็นพื้นผิวการทำงานหลักเนื่องจากผนังของปลอกและหัวบล็อกก่อให้เกิดห้องเผาไหม้ซึ่งส่วนผสมของเชื้อเพลิงถูกเผา

พารามิเตอร์หลักของด้านล่างคือรูปร่าง ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) และลักษณะการออกแบบ

ในเครื่องยนต์สองจังหวะนั้นใช้ลูกสูบซึ่งส่วนล่างของทรงกลมเป็นส่วนยื่นออกมาซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเติมห้องเผาไหม้ด้วยส่วนผสมและก๊าซไอเสีย

ในเครื่องยนต์เบนซินสี่จังหวะ ช่วงล่างจะแบนหรือเว้า นอกจากนี้ ช่องทางเทคนิคถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิว - ช่องสำหรับแผ่นวาล์ว (ขจัดความเป็นไปได้ของการชนกันระหว่างลูกสูบและวาล์ว) ช่องสำหรับปรับปรุงการก่อตัวของส่วนผสม

ในเครื่องยนต์ดีเซล ช่องด้านล่างจะมีมิติมากที่สุดและมีรูปร่างที่ต่างออกไป ช่องดังกล่าวเรียกว่าห้องเผาไหม้ลูกสูบ และได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างความปั่นป่วนเมื่ออากาศและเชื้อเพลิงถูกส่งไปยังกระบอกสูบเพื่อให้แน่ใจว่ามีการผสมที่ดีขึ้น

ชิ้นส่วนซีลถูกออกแบบมาเพื่อติดตั้งวงแหวนพิเศษ (ตัวบีบอัดและตัวขูดน้ำมัน) ซึ่งมีหน้าที่กำจัดช่องว่างระหว่างลูกสูบกับผนังซับ ป้องกันไม่ให้ก๊าซทำงานเข้าสู่ช่องว่างใต้ลูกสูบและสารหล่อลื่นเข้าสู่การเผาไหม้ ห้อง (ปัจจัยเหล่านี้ลดประสิทธิภาพของมอเตอร์) เพื่อให้แน่ใจว่าระบายความร้อนออกจากลูกสูบถึงแขนเสื้อ

ส่วนปิดผนึก

ส่วนการปิดผนึกประกอบด้วยร่องในพื้นผิวทรงกระบอกของลูกสูบ - ร่องที่อยู่ด้านหลังด้านล่างและสะพานเชื่อมระหว่างร่อง ในเครื่องยนต์สองจังหวะจะมีการใส่เม็ดมีดพิเศษไว้ในร่องซึ่งล็อคของวงแหวนวางอยู่ เม็ดมีดเหล่านี้มีความจำเป็นในการขจัดความเป็นไปได้ที่วงแหวนจะหมุนและล็อคเข้ากับหน้าต่างทางเข้าและทางออก ซึ่งอาจทำให้เกิดการทำลายได้


จัมเปอร์จากขอบด้านล่างถึงวงแหวนแรกเรียกว่าโซนความร้อน สายพานนี้รับผลกระทบจากอุณหภูมิสูงสุด ดังนั้นความสูงจึงถูกเลือกตามสภาพการทำงานที่สร้างขึ้นภายในห้องเผาไหม้และวัสดุลูกสูบ

จำนวนร่องที่ทำบนชิ้นส่วนซีลนั้นสอดคล้องกับจำนวนของแหวนลูกสูบ (และสามารถใช้ 2 - 6 ได้) การออกแบบทั่วไปที่มีสามวงแหวน - การบีบอัดสองอันและที่ขูดน้ำมันหนึ่งอัน

ในร่องสำหรับวงแหวนขูดน้ำมัน จะมีรูสำหรับกองน้ำมัน ซึ่งวงแหวนจะถูกลบออกจากผนังของปลอกหุ้ม

ส่วนการปิดผนึกประกอบกับด้านล่างเป็นหัวลูกสูบ

คุณจะสนใจใน:

กระโปรง

กระโปรงทำหน้าที่เป็นแนวทางสำหรับลูกสูบ ป้องกันไม่ให้เปลี่ยนตำแหน่งเมื่อเทียบกับกระบอกสูบ และให้เฉพาะการเคลื่อนที่แบบลูกสูบของชิ้นส่วนเท่านั้น ด้วยส่วนประกอบนี้ทำให้สามารถเชื่อมต่อลูกสูบกับก้านสูบได้

สำหรับการเชื่อมต่อจะทำรูในกระโปรงเพื่อติดตั้งพินลูกสูบ เพื่อเพิ่มความแข็งแรงที่จุดสัมผัสของนิ้ว จะมีการสร้างการไหลเข้าขนาดใหญ่พิเศษที่เรียกว่าผู้บังคับบัญชาที่ด้านในของกระโปรง

ในการยึดหมุดในลูกสูบ รูยึดมีร่องสำหรับยึดแหวนไว้ข้างใต้

ประเภทลูกสูบ

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในใช้ลูกสูบสองประเภทซึ่งแตกต่างกันในการออกแบบ - ชิ้นเดียวและคอมโพสิต

ชิ้นส่วนชิ้นเดียวทำโดยการหล่อ ตามด้วย เครื่องจักรกล. ในกระบวนการหล่อโลหะจะทำให้เกิดช่องว่างซึ่งกำหนดรูปร่างทั่วไปของชิ้นส่วน นอกจากนี้ สำหรับเครื่องจักรงานโลหะ พื้นผิวการทำงานจะได้รับการประมวลผลในชิ้นงานที่ได้ ร่องถูกตัดสำหรับวงแหวน รูเทคโนโลยี และส่วนเว้า

ในองค์ประกอบคอมโพสิต ส่วนหัวและกระโปรงถูกแยกออกจากกัน และประกอบเป็นโครงสร้างเดียวระหว่างการติดตั้งบนเครื่องยนต์ นอกจากนี้การประกอบเป็นชิ้นเดียวทำได้โดยเชื่อมต่อลูกสูบกับก้านสูบ สำหรับสิ่งนี้นอกจากรูสำหรับนิ้วในกระโปรงแล้วยังมีรูตาไก่พิเศษบนหัวอีกด้วย

ข้อดีของลูกสูบแบบผสมคือความเป็นไปได้ในการรวมวัสดุในการผลิต ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของชิ้นส่วน

วัตถุดิบในการผลิต

อะลูมิเนียมอัลลอยใช้เป็นวัสดุในการผลิตลูกสูบแข็ง ชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะผสมดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะที่มีน้ำหนักเบาและมีการนำความร้อนได้ดี แต่ในขณะเดียวกัน อลูมิเนียมไม่ใช่วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและทนความร้อน ซึ่งจำกัดการใช้ลูกสูบที่ทำจากอลูมิเนียม

ลูกสูบหล่อยังทำจากเหล็กหล่อ วัสดุนี้มีความทนทานและทนต่ออุณหภูมิสูง ข้อเสียของพวกเขาคือมวลที่มีนัยสำคัญและการนำความร้อนที่ไม่ดีซึ่งนำไปสู่ความร้อนสูงของลูกสูบระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ ด้วยเหตุนี้ จึงไม่ใช้กับเครื่องยนต์เบนซิน เนื่องจากอุณหภูมิสูงทำให้เกิดประกายไฟ (ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงจะติดไฟจากการสัมผัสกับพื้นผิวที่ร้อน ไม่ใช่จากประกายไฟของหัวเทียน)

การออกแบบลูกสูบแบบคอมโพสิตทำให้คุณสามารถรวมวัสดุเหล่านี้เข้าด้วยกันได้ ในองค์ประกอบดังกล่าว กระโปรงทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ ซึ่งนำความร้อนได้ดี และส่วนหัวทำจากเหล็กทนความร้อนหรือเหล็กหล่อ

แต่องค์ประกอบ ประเภทคอมโพสิตมีข้อเสีย ได้แก่ :

• สามารถใช้ได้กับเครื่องยนต์ดีเซลเท่านั้น
• น้ำหนักที่มากกว่าเมื่อเทียบกับอลูมิเนียมหล่อ
• ความจำเป็นในการใช้แหวนลูกสูบที่ทำจากวัสดุทนความร้อน
• ราคาที่สูงขึ้น

เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ ขอบเขตของการใช้ลูกสูบแบบผสมจึงถูกจำกัด โดยจะใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่เท่านั้น

วิดีโอ: หลักการทำงานของลูกสูบเครื่องยนต์ อุปกรณ์

ลูกสูบของเครื่องยนต์เป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุด และแน่นอนว่า การทำงานของเครื่องยนต์ที่ประสบความสำเร็จและอายุการใช้งานที่ยาวนานนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุและคุณภาพของลูกสูบ บทความนี้ซึ่งออกแบบมาสำหรับผู้เริ่มต้นใช้งานมากขึ้น จะอธิบายทุกอย่าง (หรือเกือบทุกอย่าง) ที่เกี่ยวข้องกับลูกสูบ กล่าวคือ วัตถุประสงค์ของลูกสูบ อุปกรณ์ วัสดุ และเทคโนโลยีการผลิตลูกสูบ และรายละเอียดอื่นๆ

อยากจะเตือนผู้อ่านที่รักทันทีว่าหากมี ความแตกต่างที่สำคัญเกี่ยวกับลูกสูบหรือเทคโนโลยีการผลิต ฉันได้เขียนรายละเอียดเพิ่มเติมในบทความอื่นแล้ว แน่นอนว่ามันไม่สมเหตุสมผลเลยที่ฉันจะพูดซ้ำในบทความนี้ ฉันจะใส่ลิงค์ที่เหมาะสมโดยคลิกที่ผู้อ่านที่รักหากต้องการจะสามารถไปที่บทความที่มีรายละเอียดเพิ่มเติมและทำความคุ้นเคยกับข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับลูกสูบในรายละเอียดเพิ่มเติม

เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าสำหรับผู้เริ่มต้นหลายคนว่าลูกสูบเป็นส่วนที่ค่อนข้างเรียบง่าย และเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างสิ่งที่สมบูรณ์แบบกว่านี้ในเทคโนโลยีการผลิต รูปร่าง และการออกแบบ ลูกสูบและเทคโนโลยีการผลิตยังคงได้รับการปรับปรุง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์บังคับรอบสูง (แบบอนุกรมหรือแบบสปอร์ต) ที่ทันสมัยที่สุด แต่อย่าก้าวไปข้างหน้าและเริ่มจากง่ายไปซับซ้อน

อันดับแรก เรามาวิเคราะห์กันว่าทำไมเครื่องยนต์ถึงต้องการลูกสูบ มันทำงานอย่างไร ลูกสูบมีไว้เพื่ออะไร เครื่องยนต์ต่างๆจากนั้นเราจะก้าวไปสู่เทคโนโลยีการผลิตอย่างราบรื่น

ลูกสูบเครื่องยนต์มีไว้เพื่ออะไร?

ลูกสูบเนื่องจากกลไกข้อเหวี่ยง (และ - ดูรูปด้านล่าง) ลูกสูบในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ เช่น เคลื่อนขึ้น - ถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบและบีบอัดส่วนผสมการทำงานในห้องเผาไหม้ตลอดจนเนื่องจาก การขยายตัวของก๊าซที่ติดไฟได้เคลื่อนตัวลงในกระบอกสูบ ทำงาน เปลี่ยนรูป พลังงานความร้อนเชื้อเพลิงที่ติดไฟได้เป็นพลังงานของการเคลื่อนไหวซึ่งก่อให้เกิด (ผ่านเกียร์) กับการหมุนของล้อขับเคลื่อนของยานพาหนะ

ลูกสูบของเครื่องยนต์และแรงที่กระทำต่อมัน: A - แรงกดลูกสูบกับผนังกระบอกสูบ; B คือแรงที่เคลื่อนลูกสูบลง B คือแรงที่ส่งผ่านจากลูกสูบไปยังก้านสูบ และในทางกลับกัน G คือแรงดันของก๊าซที่ติดไฟได้ซึ่งเคลื่อนลูกสูบลง

อันที่จริงแล้ว หากไม่มีลูกสูบในเครื่องยนต์สูบเดียว หรือไม่มีลูกสูบในเครื่องยนต์หลายสูบ ก็ไม่สามารถเคลื่อนย้ายรถที่ติดตั้งเครื่องยนต์ได้

นอกจากนี้ ดังที่เห็นได้จากรูป แรงหลายอย่างกระทำกับลูกสูบ (เช่นเดียวกัน แรงตรงข้ามที่กดบนลูกสูบจากล่างขึ้นบนจะไม่แสดงในรูปเดียวกัน)

และจากข้อเท็จจริงที่ว่าแรงหลายอย่างกดบนลูกสูบและค่อนข้างแรง ลูกสูบต้องมีคุณสมบัติที่สำคัญบางประการ กล่าวคือ:

• ความสามารถของลูกสูบเครื่องยนต์ในการทนต่อแรงดันมหาศาลของก๊าซที่ขยายตัวในห้องเผาไหม้
• ความสามารถในการอัดและทนต่อแรงดันสูงของเชื้อเพลิงอัดได้ (โดยเฉพาะบน)
• ความสามารถในการต้านทานการทะลุทะลวงของก๊าซระหว่างผนังของกระบอกสูบกับผนัง
• ความสามารถในการถ่ายเทแรงดันมหาศาลไปยังก้านสูบ ผ่านสลักลูกสูบโดยไม่แตกหัก
• ความสามารถในการไม่สึกหรอเป็นเวลานานจากการเสียดสีกับผนังกระบอกสูบ
• ความสามารถในการไม่ติดอยู่ในกระบอกสูบจากการขยายตัวทางความร้อนของวัสดุที่ทำขึ้น
• ลูกสูบของเครื่องยนต์จะต้องสามารถทนต่ออุณหภูมิการเผาไหม้ที่สูงของเชื้อเพลิงได้
• มีความแข็งแรงมากด้วยมวลขนาดเล็กเพื่อขจัดแรงสั่นสะเทือนและความเฉื่อย

และนี่ไม่ใช่ข้อกำหนดทั้งหมดสำหรับลูกสูบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์รอบสูงสมัยใหม่ เกี่ยวกับ คุณสมบัติที่มีประโยชน์และข้อกำหนดของลูกสูบสมัยใหม่ เราจะพูดถึงกันมากขึ้น แต่ก่อนอื่น เรามาดูอุปกรณ์ของลูกสูบสมัยใหม่กันก่อน

ดังที่เห็นในรูป ลูกสูบสมัยใหม่สามารถแบ่งออกเป็นหลายส่วน ซึ่งแต่ละส่วนมีความหมายที่สำคัญและหน้าที่ของมันเอง แต่ด้านล่างส่วนที่สำคัญที่สุดของลูกสูบเครื่องยนต์จะมีการอธิบายและเราจะเริ่มต้นด้วยส่วนที่สำคัญที่สุดและสำคัญที่สุด - จากด้านล่างของลูกสูบ

ด้านล่าง (ด้านล่าง) ของลูกสูบเครื่องยนต์

นี่คือพื้นผิวด้านบนสุดและรับน้ำหนักมากที่สุดของลูกสูบ ซึ่งหันเข้าหาห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์โดยตรง และด้านล่างของลูกสูบนั้นไม่ได้โหลดด้วยแรงกดขนาดใหญ่จากก๊าซที่ขยายตัวด้วยความเร็วมหาศาลเท่านั้น แต่ยังมีอุณหภูมิการเผาไหม้ที่สูงของส่วนผสมในการทำงานอีกด้วย

นอกจากนี้ ด้านล่างของลูกสูบที่มีโปรไฟล์กำหนดพื้นผิวด้านล่างของห้องเผาไหม้ด้วยตัวมันเอง และยังกำหนดพารามิเตอร์ที่สำคัญเช่น . อย่างไรก็ตาม รูปร่างของก้นลูกสูบอาจขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์บางอย่าง เช่น ตำแหน่งของเทียนหรือหัวฉีดในห้องเผาไหม้ ตำแหน่งและขนาดของการเปิดวาล์ว บนเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นวาล์ว - ในภาพด้านซ้าย มองเห็นช่องสำหรับแผ่นวาล์วที่ก้นลูกสูบได้ชัดเจน ซึ่งไม่รวมวาล์วด้านล่างที่เข้าพบ

นอกจากนี้ รูปร่างและขนาดของก้นลูกสูบยังขึ้นอยู่กับปริมาตรและรูปร่างของห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ หรือคุณสมบัติของส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศที่ป้อนเข้าไป เช่น ในเครื่องยนต์สองจังหวะเก่าบางรุ่น ลักษณะยื่นออกมา -หวีทำขึ้นที่ก้นลูกสูบ ทำหน้าที่สะท้อนแสงและชี้นำการไหลของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เมื่อเป่า ส่วนที่ยื่นออกมานี้แสดงอยู่ในรูปที่ 2 (ส่วนที่ยื่นออกมาด้านล่างยังมองเห็นได้ในรูปด้านบน ซึ่งแสดงการจัดเรียงลูกสูบ) อย่างไรก็ตาม รูปที่ 2 ยังแสดงขั้นตอนการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะแบบโบราณ และการยื่นออกมาที่ด้านล่างของลูกสูบส่งผลต่อการเติมด้วยส่วนผสมการทำงานและก๊าซไอเสียอย่างไร

เครื่องยนต์มอเตอร์ไซค์สองจังหวะ - เวิร์กโฟลว์

แต่สำหรับเครื่องยนต์บางรุ่น (เช่น ในเครื่องยนต์ดีเซลบางรุ่น) ในทางกลับกัน ด้านล่างของลูกสูบจะมีร่องกลมอยู่ตรงกลาง เนื่องจากปริมาตรของห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้นและตามอัตราส่วนการอัด ลดลง

แต่เนื่องจากช่องเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กตรงกลางด้านล่างไม่เป็นที่พึงปรารถนาสำหรับการเติมส่วนผสมที่ใช้งานได้ (ความปั่นป่วนที่ไม่ต้องการปรากฏขึ้น) ในเครื่องยนต์หลาย ๆ เครื่องช่องจึงหยุดทำที่พื้นลูกสูบตรงกลาง

และเพื่อลดปริมาตรของห้องเผาไหม้จำเป็นต้องทำ displacers ที่เรียกว่าทำด้านล่างด้วยวัสดุจำนวนหนึ่งซึ่งตั้งอยู่เหนือระนาบหลักของก้นลูกสูบเล็กน้อย

ตัวบ่งชี้ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความหนาของก้นลูกสูบ ยิ่งหนา ลูกสูบยิ่งแข็งแกร่ง และโหลดความร้อนและพลังงานได้มากขึ้นเท่านั้นที่สามารถทนต่อเวลาค่อนข้างนาน และยิ่งความหนาของก้นลูกสูบยิ่งบางลง โอกาสเกิดความเหนื่อยหน่ายหรือการทำลายด้านล่างทางกายภาพก็จะยิ่งมากขึ้น

แต่ด้วยความหนาของก้นลูกสูบที่เพิ่มขึ้น มวลของลูกสูบก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างมากสำหรับมอเตอร์บังคับความเร็วสูงแบบบังคับ ดังนั้นนักออกแบบจึงประนีประนอม นั่นคือ "จับ" ค่าเฉลี่ยสีทองระหว่างความแข็งแรงและน้ำหนัก และแน่นอนว่าพวกเขากำลังพยายามปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตลูกสูบสำหรับเครื่องยนต์สมัยใหม่อย่างต่อเนื่อง (เพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีในภายหลัง)

โซนร้อนลูกสูบ

ดังที่เห็นในภาพด้านบน ซึ่งแสดงการจัดเรียงของลูกสูบเครื่องยนต์ พื้นดินด้านบนคือระยะห่างจากด้านล่างของลูกสูบถึงวงแหวนอัดบนสุด ควรคำนึงว่ายิ่งระยะห่างจากด้านล่างของลูกสูบถึงวงแหวนบนนั้นเล็กลง นั่นคือ ยิ่งชั้นบนสุดบางลง แรงตึงจากความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้นตามองค์ประกอบด้านล่างของลูกสูบ และยิ่งเร็วขึ้น พวกเขาจะเสื่อมสภาพ

ดังนั้นสำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้แรงกดสูง ควรทำส่วนบนให้หนาขึ้น แต่ก็ไม่ได้ทำอย่างนั้นเสมอไป เนื่องจากจะสามารถเพิ่มความสูงและมวลของลูกสูบได้ ซึ่งไม่พึงปรารถนาสำหรับเครื่องยนต์บังคับและความเร็วสูง ที่นี่ เช่นเดียวกับความหนาของก้นลูกสูบ การหาพื้นตรงกลางเป็นสิ่งสำคัญ

ส่วนการซีลลูกสูบ

ส่วนนี้เริ่มต้นจากด้านล่างของแผ่นดินด้านบนจนถึงจุดที่ร่องของแหวนลูกสูบต่ำสุดสิ้นสุด ร่องของแหวนลูกสูบอยู่ที่ส่วนการปิดผนึกของลูกสูบและใส่วงแหวนเข้าไป (บีบอัดและถอดน้ำมันได้)

ร่องแหวนไม่เพียงแต่ยึดแหวนลูกสูบให้เข้าที่ แต่ยังให้ความคล่องตัว (เนื่องจากช่องว่างระหว่างวงแหวนและร่อง) ซึ่งช่วยให้แหวนลูกสูบบีบอัดและคลายตัวได้อย่างอิสระเนื่องจากความยืดหยุ่น (ซึ่งสำคัญมากหาก กระบอกสูบสึกและมีรูปร่างเป็นลำกล้อง) . นอกจากนี้ยังช่วยในการกดแหวนลูกสูบกับผนังกระบอกสูบ ซึ่งช่วยลดการทะลุทะลวงของก๊าซและก่อให้เกิดแหวนลูกสูบที่ดี แม้ว่ากระบอกสูบจะสึกเล็กน้อยก็ตาม

ดังที่เห็นในรูปที่มีอุปกรณ์ลูกสูบ ในร่อง (ร่อง) ที่มีไว้สำหรับวงแหวนขูดน้ำมันจะมีรูสำหรับการไหลกลับของน้ำมันเครื่อง ซึ่งวงแหวนขูดน้ำมัน (หรือวงแหวน) จะดึงออกจากผนังกระบอกสูบเมื่อ ลูกสูบเคลื่อนที่ในกระบอกสูบ

นอกจากหน้าที่หลัก (เพื่อป้องกันการทะลุผ่านของแก๊ส) ของส่วนการซีลแล้ว ยังมีคุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่ง นั่นคือ การขจัด (แม่นยำกว่าคือการกระจายความร้อน) ส่วนหนึ่งของความร้อนจากลูกสูบไปยังกระบอกสูบและทั้งเครื่องยนต์ แน่นอน สำหรับการกระจายความร้อน (การกำจัด) อย่างมีประสิทธิภาพและเพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซทะลุ เป็นสิ่งสำคัญที่แหวนลูกสูบจะพอดีกับร่องของมันอย่างแน่นหนา แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับพื้นผิวของผนังกระบอกสูบ

หัวลูกสูบเครื่องยนต์.

หัวลูกสูบเป็นพื้นที่ส่วนกลาง ซึ่งรวมถึงเม็ดมะยมลูกสูบและพื้นที่การซีลที่อธิบายโดยฉันข้างต้น ยิ่งหัวลูกสูบใหญ่ขึ้นและมีพลังมากขึ้นเท่าไร ก็ยิ่งมีความแข็งแรงสูง ระบายความร้อนได้ดีกว่า และด้วยเหตุนี้ จึงมีทรัพยากรมากขึ้น แต่มวลก็มากขึ้นด้วย ซึ่งตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ไม่พึงปรารถนาสำหรับมอเตอร์ที่มีรอบเครื่องสูง และเพื่อลดมวลโดยไม่ลดทรัพยากรก็เป็นไปได้ถ้าความแข็งแรงของลูกสูบเพิ่มขึ้นโดยการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิต แต่ฉันจะเขียนเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภายหลัง

อ้อ ผมเกือบลืมบอกไปว่าในการออกแบบลูกสูบสมัยใหม่บางรุ่นที่ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์นั้น เม็ดมีดต้านทาน ni ทำในหัวลูกสูบ นั่นคือ ขอบยางต้านทาน ni (เหล็กหล่อพิเศษที่แข็งแรงและ ทนต่อการกัดกร่อน) เทลงในหัวลูกสูบ

ร่องถูกตัดเข้าไปในขอบนี้สำหรับแหวนลูกสูบอัดบนสุดและรับน้ำหนักมากที่สุด และถึงแม้จะต้องขอบคุณเม็ดมีด มวลของลูกสูบก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอของมันเพิ่มขึ้นอย่างมาก (เช่น ลูกสูบ Tutaev ในประเทศของเราที่ผลิตขึ้นที่ TMZ มีเม็ดมีดแบบไม่ต้านทาน)

ความสูงของลูกสูบอัด

ความสูงในการอัดคือระยะห่างในหน่วยมิลลิเมตรที่วัดจากเม็ดมะยมถึงแกนพินลูกสูบ (หรือกลับกัน) ลูกสูบที่แตกต่างกันมีความสูงในการอัดต่างกัน และแน่นอนว่ายิ่งระยะห่างจากแกนนิ้วถึงด้านล่างมากเท่าไร ยิ่งมีค่ามาก ยิ่งบีบอัดได้ดีกว่า และโอกาสที่ก๊าซจะทะลุก็จะยิ่งต่ำลง แต่ ยิ่งแรงเสียดทานและความร้อนของลูกสูบยิ่งมากขึ้น

สำหรับเครื่องยนต์ความเร็วต่ำและความเร็วต่ำแบบเก่า ความสูงของการอัดของลูกสูบนั้นมากกว่า และสำหรับเครื่องยนต์สมัยใหม่ที่มีความเร็วสูงขึ้น มันก็จะน้อยลง สิ่งสำคัญคือต้องหาพื้นตรงกลาง ซึ่งขึ้นอยู่กับการเพิ่มของมอเตอร์ (ยิ่งความเร็วสูง ความเสียดทานน้อยลง และความสูงในการอัดยิ่งต่ำลง)

สเกิร์ตลูกสูบเครื่องยนต์.

กระโปรงเรียกว่าส่วนล่างของลูกสูบ (เรียกอีกอย่างว่าส่วนไกด์) กระโปรงประกอบด้วยหัวลูกสูบพร้อมรูที่สอดสลักลูกสูบ พื้นผิวด้านนอกของกระโปรงลูกสูบคือพื้นผิวไกด์ (รองรับ) ของลูกสูบ และพื้นผิวนี้ เช่นเดียวกับแหวนลูกสูบ จะถูกับผนังกระบอกสูบ

ตรงกลางของกระโปรงลูกสูบจะมีส่วนเชื่อมซึ่งมีรูสำหรับสลักลูกสูบ และเนื่องจากน้ำหนักของวัสดุลูกสูบที่กระแสน้ำจะหนักกว่าในส่วนอื่นๆ ของกระโปรง การเปลี่ยนรูปจากผลกระทบของอุณหภูมิในระนาบของผู้บังคับบัญชาจะมากกว่าในส่วนอื่นๆ ของลูกสูบ

ดังนั้น เพื่อลดผลกระทบจากอุณหภูมิ (และความเค้น) บนลูกสูบทั้งสองด้าน วัสดุส่วนหนึ่งจะถูกลบออกจากพื้นผิวของกระโปรง ประมาณความลึก 0.5-1.5 มม. และเกิดการกดทับเล็กน้อย ช่องระบายอากาศเหล่านี้เรียกว่าคูลเลอร์ ไม่เพียงช่วยขจัดผลกระทบจากอุณหภูมิและการเสียรูปเท่านั้น แต่ยังป้องกันการก่อตัวของการให้คะแนน ตลอดจนปรับปรุงการหล่อลื่นลูกสูบขณะเคลื่อนที่ในกระบอกสูบ

ควรสังเกตด้วยว่ากระโปรงลูกสูบมีรูปร่างเป็นกรวย (แคบกว่าที่ด้านบนใกล้ด้านล่างกว้างกว่าที่ด้านล่าง) และในระนาบตั้งฉากกับแกนของหมุดลูกสูบจะมีรูปร่างเป็นวงรี ความเบี่ยงเบนจากรูปทรงกระบอกในอุดมคติเหล่านี้มีน้อย กล่าวคือ พวกมันมีเพียงไม่กี่ร้อยมม. (ค่าเหล่านี้แตกต่างกัน - เส้นผ่านศูนย์กลางยิ่งใหญ่ ความเบี่ยงเบนยิ่งมากขึ้น)

จำเป็นต้องใช้กรวยเพื่อให้ลูกสูบขยายตัวเท่า ๆ กันจากการให้ความร้อนเพราะที่ด้านบนอุณหภูมิลูกสูบจะสูงขึ้นและ
และการขยายตัวทางความร้อนที่มากขึ้น และเนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบที่ด้านล่างมีขนาดเล็กกว่าด้านล่างเล็กน้อย เมื่อขยายตัวจากการให้ความร้อน ลูกสูบจะมีรูปทรงใกล้เคียงกับกระบอกสูบในอุดมคติ

วงรีได้รับการออกแบบเพื่อชดเชยการสึกหรออย่างรวดเร็วบนผนังของกระโปรง ซึ่งสึกหรอเร็วขึ้นเมื่อแรงเสียดทานสูงขึ้น และสูงขึ้นในระนาบการเคลื่อนที่ของก้านสูบ

ต้องขอบคุณกระโปรงลูกสูบ (พื้นผิวด้านข้างที่แม่นยำยิ่งขึ้น) ตำแหน่งที่ต้องการและถูกต้องของแกนลูกสูบกับแกนของกระบอกสูบมอเตอร์จึงมั่นใจได้ ด้วยความช่วยเหลือของพื้นผิวด้านข้างของสเกิร์ต แรงตามขวางจะถูกส่งไปยังกระบอกสูบเครื่องยนต์จากการกระทำของแรงด้านข้าง A (ดูตัวเลขบนสุดในข้อความรวมถึงรูปทางด้านขวา) ซึ่งทำหน้าที่เป็นระยะๆ ลูกสูบและกระบอกสูบ เมื่อลูกสูบถูกเลื่อนระหว่างการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง (กลไกก้านข้อเหวี่ยง- ก้านสูบ)

นอกจากนี้ ด้วยพื้นผิวด้านข้างของสเกิร์ต ความร้อนจะถูกลบออกจากลูกสูบไปยังกระบอกสูบ (เช่นเดียวกับจากวงแหวนลูกสูบ) ยิ่งพื้นผิวด้านข้างของสเกิร์ตใหญ่ขึ้น การกระจายความร้อนก็จะยิ่งดีขึ้น การรั่วไหลของก๊าซน้อยลง ลูกสูบน็อคน้อยลงและการสึกหรอที่บูชชิ่งส่วนบนของก้านสูบ (หรือด้วยการประมวลผลของบุชชิ่งที่ไม่ถูกต้อง - ดูรูปบน ซ้าย) อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับวงแหวนบีบอัดสามวง และไม่ใช่สองวง (ฉันเขียนเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้)

แต่ถ้ากระโปรงลูกสูบยาวเกินไป มวลของมันจะมากกว่า มีแรงเสียดทานมากขึ้นที่ผนังกระบอกสูบ (สำหรับลูกสูบสมัยใหม่ การเคลือบกันการเสียดสีถูกนำไปใช้กับกระโปรงเพื่อลดการเสียดสีและการสึกหรอ) และมวลและแรงเสียดทานที่มากเกินไปจะมีมาก ไม่พึงปรารถนาในมอเตอร์บังคับความเร็วสูง (หรือกีฬา) ที่ทันสมัยและดังนั้นสำหรับเครื่องยนต์ดังกล่าวกระโปรงก็เริ่มสั้นมาก (เรียกว่ากระโปรงสั้น) และค่อยๆกำจัดมันออกไป - นี่คือลักษณะที่ลูกสูบรูปตัว T ปรากฏขึ้น แสดงในภาพด้านขวา

แต่ลูกสูบรูปตัว T ก็มีข้อเสียเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ลูกสูบเหล่านั้นอาจมีปัญหากับการเสียดสีกับผนังกระบอกสูบอีกครั้ง เนื่องจากพื้นผิวที่หล่อลื่นไม่เพียงพอของกระโปรงสั้นมาก (และที่ความเร็วต่ำ)

ในรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับปัญหาเหล่านี้ รวมถึงในกรณีที่จำเป็นต้องใช้ลูกสูบรูปตัว T กับกระโปรงสั้นในเครื่องยนต์บางรุ่น ซึ่งไม่ใช่ ฉันได้เขียนบทความโดยละเอียดแยกต่างหาก มีการเขียนเกี่ยวกับวิวัฒนาการของรูปร่างของลูกสูบเครื่องยนต์ด้วย - ฉันแนะนำให้คุณอ่าน ฉันคิดว่าเราได้ทราบถึงการจัดเรียงลูกสูบแล้ว และกำลังเคลื่อนไปสู่เทคโนโลยีการผลิตลูกสูบอย่างราบรื่นเพื่อที่จะเข้าใจว่าลูกสูบตัวใดที่ผลิตขึ้น วิธีทางที่แตกต่างดีกว่าและแย่กว่า (ทนทานน้อยกว่า)

ลูกสูบสำหรับเครื่องยนต์ - วัสดุในการผลิต

เมื่อเลือกวัสดุสำหรับการผลิตลูกสูบจะมีการกำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวด ได้แก่ :

• วัสดุลูกสูบต้องมีคุณสมบัติต้านการเสียดสี (ป้องกันการยึดติด) ได้ดีเยี่ยม
• วัสดุลูกสูบของเครื่องยนต์ต้องมีความแข็งแรงทางกลค่อนข้างสูง
• วัสดุลูกสูบต้องมีความหนาแน่นต่ำและมีค่าการนำความร้อนที่ดี
• วัสดุลูกสูบต้องทนต่อการกัดกร่อน
• วัสดุลูกสูบควรมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำและใกล้เคียงหรือเท่ากับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุของผนังกระบอกสูบมากที่สุด

เหล็กหล่อ.

ก่อนหน้านี้ ในช่วงรุ่งอรุณของการสร้างเครื่องยนต์ เนื่องจากรถยนต์ รถจักรยานยนต์ และเครื่องบิน (เครื่องบิน) คันแรกๆ นั้น เหล็กหล่อสีเทาถูกใช้สำหรับวัสดุลูกสูบ (อย่างไรก็ตาม สำหรับลูกสูบคอมเพรสเซอร์ด้วย) แน่นอน เช่นเดียวกับวัสดุอื่นๆ เหล็กหล่อมีทั้งข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีควรสังเกตความต้านทานการสึกหรอที่ดีและความแข็งแรงเพียงพอ แต่ส่วนใหญ่ ศักดิ์ศรีที่สำคัญลูกสูบเหล็กหล่อที่ติดตั้งในเครื่องยนต์ที่มีบล็อกเหล็กหล่อ (หรือซับใน) ซึ่งเป็นค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเดียวกันกับกระบอกสูบเครื่องยนต์เหล็กหล่อ ซึ่งหมายความว่าช่องว่างความร้อนสามารถทำได้น้อยที่สุด นั่นคือน้อยกว่าลูกสูบอลูมิเนียมที่ทำงานในกระบอกสูบเหล็กหล่อ ทำให้สามารถเพิ่มการบีบอัดและทรัพยากรของกลุ่มลูกสูบได้อย่างมาก

ข้อดีอีกอย่างที่สำคัญของลูกสูบเหล็กหล่อคือความแข็งแรงเชิงกลลดลงเล็กน้อย (เพียง 10%) เมื่อลูกสูบถูกทำให้ร้อน สำหรับลูกสูบอะลูมิเนียม ความแข็งแรงเชิงกลที่ลดลงในระหว่างการให้ความร้อนจะมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่จะเพิ่มเติมจากด้านล่าง

แต่ด้วยการกำเนิดของเครื่องยนต์ที่หมุนรอบมากขึ้น เมื่อใช้ลูกสูบเหล็กหล่อ ข้อเสียเปรียบหลักของพวกเขาเริ่มสว่างขึ้นด้วยความเร็วสูง ซึ่งเป็นมวลที่ค่อนข้างใหญ่เมื่อเทียบกับลูกสูบอลูมิเนียม และค่อยๆ เปลี่ยนไปใช้การผลิตลูกสูบจากโลหะผสมอะลูมิเนียม แม้กระทั่งในเครื่องยนต์ที่มีบล็อกหรือปลอกหุ้มเหล็กหล่อ แม้ว่าลูกสูบอะลูมิเนียมจะต้องทำช่องระบายความร้อนที่ใหญ่กว่ามาก เพื่อขจัดลิ่มของลูกสูบอะลูมิเนียมในการหล่อ - กระบอกเหล็ก

อย่างไรก็ตามก่อนหน้านี้บนลูกสูบของเครื่องยนต์บางตัวพวกเขาทำการตัดเฉียงของกระโปรงซึ่งให้คุณสมบัติสปริงของกระโปรงลูกสูบอลูมิเนียมและแยกออกจากการติดขัดในกระบอกสูบเหล็กหล่อ - ตัวอย่างของลูกสูบดังกล่าวสามารถ เห็นได้จากเครื่องยนต์มอเตอร์ไซค์ IZH-49)

และด้วยการถือกำเนิดของกระบอกสูบที่ทันสมัยหรือบล็อกกระบอกสูบที่ทำด้วยอลูมิเนียมทั้งหมดซึ่งไม่มีซับในที่เป็นเหล็กหล่ออีกต่อไป (นั่นคือเคลือบด้วยนิกเกิลหรือ) ก็เป็นไปได้ที่จะผลิตลูกสูบอลูมิเนียมที่มีช่องว่างความร้อนน้อยที่สุดเช่นกัน เนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนของกระบอกสูบอัลลอยด์เกือบจะเหมือนกับลูกสูบอัลลอยด์แล้ว

โลหะผสมอลูมิเนียมลูกสูบสมัยใหม่เกือบทั้งหมดในเครื่องยนต์อนุกรมทำมาจากอะลูมิเนียม (ยกเว้นลูกสูบพลาสติกสำหรับคอมเพรสเซอร์ราคาถูกของจีน)

ลูกสูบที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมก็มีทั้งข้อดีและข้อเสีย จากข้อได้เปรียบหลัก ควรสังเกตน้ำหนักที่เบาของลูกสูบอัลลอยด์เบา ซึ่งสำคัญมากสำหรับเครื่องยนต์ความเร็วสูงสมัยใหม่ แน่นอนว่าน้ำหนักของลูกสูบอลูมิเนียมนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโลหะผสมและเทคโนโลยีการผลิตของลูกสูบ เนื่องจากลูกสูบปลอมแปลงนั้นมีน้ำหนักน้อยกว่าอันที่ทำจากโลหะผสมชนิดเดียวกันโดยการหล่อ แต่ฉันจะเขียนเกี่ยวกับเทคโนโลยี a เล็กน้อยในภายหลัง

ข้อดีอีกประการของลูกสูบอัลลอยด์เบาที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักคือค่าการนำความร้อนที่ค่อนข้างสูง ซึ่งสูงกว่าค่าการนำความร้อนของเหล็กหล่อเทาประมาณ 3-4 เท่า แต่ทำไมมันถึงคุ้มค่าเพราะด้วยการนำความร้อนสูงและการขยายตัวทางความร้อนไม่มากนักและคุณจะต้องและจะต้องสร้างช่องว่างทางความร้อนมากขึ้นเว้นแต่ว่ากระบอกสูบจะเป็นเหล็กหล่อ (แต่ด้วยกระบอกสูบอลูมิเนียมที่ทันสมัยนี่คือ ไม่จำเป็นอีกต่อไป)

แต่ความจริงก็คือการนำความร้อนสูงไม่อนุญาตให้ก้นลูกสูบร้อนมากกว่า 250 ° C และสิ่งนี้มีส่วนอย่างมาก เนื้อหาที่ดีที่สุดกระบอกสูบเครื่องยนต์และแน่นอนว่าคุณสามารถเพิ่มอัตราส่วนการอัดในเครื่องยนต์เบนซินและเพิ่มกำลังของมันได้

อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะเสริมความแข็งแกร่งให้กับลูกสูบที่หล่อจากโลหะผสมเบา วิศวกรได้เพิ่มองค์ประกอบเสริมแรงต่างๆ ลงในการออกแบบของพวกเขา - ตัวอย่างเช่น พวกเขาทำให้ผนังและด้านล่างของลูกสูบหนาขึ้น และบอสที่อยู่ใต้พินลูกสูบนั้นหล่อมากขึ้น มโหฬาร. หรือพวกเขาทำเม็ดมีดจากเหล็กหล่อชนิดเดียวกันฉันได้เขียนเกี่ยวกับสิ่งนี้ไว้ข้างต้นแล้ว และแน่นอนว่าการเสริมแรงทั้งหมดเหล่านี้เพิ่มมวลของลูกสูบ และด้วยเหตุนี้ ปรากฎว่าลูกสูบที่เก่ากว่าและทนทานกว่าซึ่งทำจากเหล็กหล่อจะสูญเสียน้ำหนักไปเล็กน้อยสำหรับลูกสูบอัลลอยด์เบา ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 10 15 เปอร์เซ็นต์

และนี่คือคำถามสำหรับทุกคนว่าเกมนี้คุ้มค่ากับเทียนหรือไม่? มันคุ้มค่าเพราะอลูมิเนียมอัลลอยด์มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอีกประการหนึ่ง - พวกมันกำจัดความร้อนได้ดีกว่าเหล็กหล่อชนิดเดียวกันสามเท่า และคุณสมบัติที่สำคัญนี้ขาดไม่ได้ในเครื่องยนต์ที่มีรอบเครื่องสูง (เร่งและร้อน) สมัยใหม่ ซึ่งมีอัตราส่วนการอัดค่อนข้างสูง

นอกจากนี้ เทคโนโลยีสมัยใหม่การผลิตลูกสูบปลอมแปลง (ในภายหลังเล็กน้อย) เพิ่มความแข็งแรงและลดน้ำหนักของชิ้นส่วนอย่างมาก และไม่จำเป็นต้องเสริมแรงลูกสูบดังกล่าวด้วยเม็ดมีดต่างๆ หรือการหล่อที่มีขนาดมหึมาอีกต่อไป

ข้อเสียของลูกสูบที่ทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียม ได้แก่ สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นที่ค่อนข้างสูงของโลหะผสมอะลูมิเนียม ซึ่งมีค่าประมาณสองเท่าของลูกสูบที่ทำจากเหล็กหล่อ

ข้อเสียที่สำคัญอีกประการของลูกสูบอะลูมิเนียมคือความแข็งแรงเชิงกลที่ลดลงค่อนข้างมากเมื่ออุณหภูมิของลูกสูบสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น หากลูกสูบอัลลอยด์เบาได้รับความร้อนถึงสามร้อยองศา จะทำให้ความแข็งแรงลดลงสองเท่า (ประมาณ 55-50 เปอร์เซ็นต์) และสำหรับลูกสูบเหล็กหล่อ เมื่อถูกความร้อน ความแข็งแรงจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญน้อยลง - เพียง 10 - 15% แม้ว่าลูกสูบสมัยใหม่ซึ่งทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมโดยการตีขึ้นรูป ไม่ใช่โดยการหล่อ แต่จะสูญเสียความแข็งแรงน้อยกว่ามากเมื่อถูกความร้อน

สำหรับลูกสูบอะลูมิเนียมสมัยใหม่หลายๆ อัน การลดความแข็งแรงทางกลและการขยายตัวทางความร้อนมากเกินไปนั้นถูกขจัดออกไปโดยเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงที่แทนที่การหล่อแบบเดิม (เพิ่มเติมจากด้านล่าง) รวมถึงเม็ดมีดชดเชยพิเศษ (เช่น เม็ดมีด niresist ที่ผมกล่าวถึง ด้านบน) ซึ่งไม่เพียงเพิ่มความแข็งแรง แต่ยังช่วยลดการขยายตัวทางความร้อนของผนังของกระโปรงลูกสูบ

เครื่องยนต์ลูกสูบ - เทคโนโลยีการผลิต

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเมื่อเวลาผ่านไป เพื่อที่จะเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ พวกเขาค่อยๆ เริ่มเพิ่มอัตราส่วนการอัดและความเร็วของเครื่องยนต์ และเพื่อเพิ่มพลังโดยไม่สร้างความเสียหายให้กับทรัพยากรของลูกสูบมากนัก เทคโนโลยีสำหรับการผลิตจึงค่อยๆ พัฒนาขึ้น แต่มาเริ่มกันตามลำดับ - ด้วยลูกสูบแบบหล่อธรรมดา

ลูกสูบทำจากการหล่อแบบธรรมดา

เทคโนโลยีนี้เป็นเทคโนโลยีที่ง่ายที่สุดและเก่าแก่ที่สุด มีการใช้มาตั้งแต่เริ่มต้นของประวัติศาสตร์การสร้างรถยนต์และเครื่องยนต์ตั้งแต่ ลูกสูบเหล็กหล่อ ryh

เทคโนโลยีสำหรับการผลิตลูกสูบสำหรับเครื่องยนต์ที่ทันสมัยที่สุดโดยการหล่อแบบธรรมดาแทบไม่ได้ใช้อีกต่อไป ท้ายที่สุดแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่อง (รูขุมขน ฯลฯ) ที่ลดความแข็งแรงของชิ้นส่วนลงอย่างมาก และเทคโนโลยีการหล่อแบบธรรมดาเป็นแม่พิมพ์ (chill mold) นั้นค่อนข้างโบราณ ถูกยืมมาจากบรรพบุรุษของเราในสมัยโบราณซึ่งหล่อขวานทองสัมฤทธิ์เมื่อหลายศตวรรษก่อน

และอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่เทลงในแม่พิมพ์จะทำซ้ำรูปร่างของแม่พิมพ์ (เมทริกซ์) จากนั้นชิ้นส่วนยังคงต้องได้รับการประมวลผลทางความร้อนและบนเครื่องจักร โดยเอาวัสดุส่วนเกินออก ซึ่งใช้เวลานาน (แม้แต่ในเครื่อง CNC)

การฉีดขึ้นรูป

ความแข็งแรงของลูกสูบที่หล่อแบบธรรมดานั้นไม่สูงนัก เนื่องจากมีความพรุนของชิ้นส่วน และหลายบริษัทก็ค่อยๆ ย้ายออกจากวิธีนี้และเริ่มหล่อลูกสูบภายใต้แรงกด ซึ่งทำให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากแทบไม่มีความพรุนเลย

เทคโนโลยีการฉีดขึ้นรูปแตกต่างอย่างมากจากเทคโนโลยีของการหล่อแบบธรรมดาของแกนยุคสำริด และแน่นอน ผลลัพธ์ที่ได้คือชิ้นส่วนที่แม่นยำและทนทานกว่า ซึ่งมีโครงสร้างที่ดีขึ้นเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม โดยการหล่อโลหะผสมอะลูมิเนียมภายใต้แรงกดลงในแม่พิมพ์ (เทคโนโลยีนี้เรียกอีกอย่างว่าการปั๊มด้วยของเหลว) ไม่เพียงแต่หล่อลูกสูบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเฟรมของรถจักรยานยนต์และรถยนต์สมัยใหม่บางรุ่นด้วย

แต่ถึงกระนั้น เทคโนโลยีนี้ก็ยังไม่สมบูรณ์ และแม้ว่าคุณจะหยิบลูกสูบหล่อขึ้นมาแล้วตรวจสอบ คุณจะไม่พบสิ่งใดบนพื้นผิวของมัน แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าทุกสิ่งภายในจะสมบูรณ์แบบ แท้จริงแล้วในกระบวนการหล่อแม้ภายใต้แรงกดดันจะไม่รวมถึงการปรากฏตัวของช่องว่างภายในและถ้ำ (ฟองอากาศเล็ก ๆ ) ที่ลดความแข็งแรงของชิ้นส่วน

แต่ถึงกระนั้น การฉีดขึ้นรูปของลูกสูบ (ปั๊มของเหลว) ก็ยังดีกว่าการหล่อแบบธรรมดาอย่างมาก และเทคโนโลยีนี้ยังคงใช้ในหลายโรงงานในการผลิตลูกสูบ เฟรม ชิ้นส่วนแชสซี และส่วนอื่นๆ ของรถยนต์และรถจักรยานยนต์ และสำหรับผู้ที่สนใจอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการสร้างลูกสูบหลอมเหลวและข้อดีของลูกสูบ เราจะอ่านเกี่ยวกับลูกสูบเหล่านี้

ลูกสูบปลอมแปลงของรถยนต์ (รถจักรยานยนต์)

ลูกสูบหลอมสำหรับรถยนต์ในประเทศ

ปัจจุบันนี้เป็นเทคโนโลยีที่ล้ำหน้าที่สุดสำหรับการผลิตลูกสูบอัลลอยด์แบบเบาที่ทันสมัย ​​ซึ่งมีข้อดีมากกว่าแบบหล่อ และติดตั้งในเครื่องยนต์ที่มีรอบเครื่องสูงที่ทันสมัยที่สุดที่มีอัตราส่วนการอัดสูง ลูกสูบปลอมที่ผลิตโดยบริษัทที่มีชื่อเสียงนั้นแทบไม่มีข้อบกพร่องเลย

แต่มันไม่สมเหตุสมผลสำหรับฉันที่จะเขียนรายละเอียดเกี่ยวกับลูกสูบหลอมในรายละเอียดในบทความนี้ เนื่องจากฉันเขียนบทความที่มีรายละเอียดมากสองบทความเกี่ยวกับลูกสูบเหล่านี้ ซึ่งทุกคนสามารถอ่านได้โดยคลิกที่ลิงก์ด้านล่าง

ดูเหมือนว่าจะเป็นทั้งหมด ถ้าฉันจำสิ่งอื่นใดเกี่ยวกับรายละเอียดที่สำคัญเช่นลูกสูบเครื่องยนต์ได้ ฉันจะเพิ่มให้ทุกคนประสบความสำเร็จอย่างแน่นอน