Рейтинг: 5/5
Поршень як елемент механічної передачі
В циліндрі двигуна енергія, яка перебуває в паливі, швидко перетворюється у високу температуру
і тиск під час циклу згоряння. Висока температура і тиск виникають
в дуже короткий період часу. Поршень, як рухається частина камери згоряння,
має завдання перетворення цієї випущеної енергії в механічну роботу.
Базова структура поршня - порожній циліндр, закритий з одного боку, утворює дно поршня, кільцевої пояс, кріплення пальця, спідницю поршня. малюнок 1.1. Дно поршня приймає зусилля розширюються газів в слідстві згоряння паливної суміші, потім передається зусилля на поршневий палець і через нього на шатун, який передає зусилля на колінчатий вал.
Малюнок 1.1: поршні двигуна внутрішнього згоряння
Малюнок 1.2: Сили на поршні
При рух поршня виникають різні сили в тому числі і інерційні як самого поршня так і шатуна і утворюють паралелограм. Сила поршня Fk малюнок 1.2. При переміщенні поршня повідомляється сила між центрами поршневого пальця і шийки шатуна (сила шатуна Fst). додаткової що становить творчу паралелограм сили -
а саме, бічна Фс сила, також відома як нормальна сила. Ця сила притискає спідницю поршня
до стінки циліндра. Під час циклу згоряння бічна сила змінює напрямок
кілька разів, притискаючи поршень то до однієї стінки циліндра, то до іншої. Малюнок 1.3 показує силу поршня і бічні криві сили.
Герметичність і тепловіддача
При переміщенні поршень, разом з поршневими кільцями,
повинен забезпечувати достатню герметичність камери згоряння і протистояти прориву газів через поршневі кільця а так само попадання масла в камеру згоряння. Це завдання має виконуватися з гідродинамічним явищем (про це докладніше в темі про кільцях), тобто обов'язково повинна бути масляна плівка на поверхні циліндра, що забезпечує мастило спідниці поршня. Поршневі кільця неповинні швидко зношуватися.
Поршень повинен ефективно розсіювати тепло отримане від згоряння палива, тепловіддача відбувається в більшій мірі через кільця, а так само спідницю поршня, охолоджується і внутрішня частина поршня як повітрям з картера так і маслом, застосовуються додаткові масляні канали для охолодження внутрішньої поверхні поршня. У загальних рисах це виглядає так, пізніше розберемо охолодження докладніше.
Найважливіші завдання, які повинен виконати поршень:
- Передача сили робочого газу
- Витримувати змінне навантаження в циліндрі (вплив виникають сил)
- Зберігати робочі площині
- тепловіддача
Виконувати робочий хід, випуск, впуск, стиск (чотиритактні двигуни)
- Завихрення суміші (за допомогою відповідної форми днища поршня)
Герметизувати камеру згоряння (поршневі кільця)
Вимоги до поршня
Виконання різних завдань таких як
низький рівень забруднення
Поєднувати всі вимоги вкрай складно на увазі використаних матеріалів і форм, чимось доводиться жертвувати. Оптимальне рішення може сильно відрізнятися для кожного окремого випадку.