ลูกสูบเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องยนต์รถยนต์ อุปกรณ์, เปลี่ยน, ติดตั้งลูกสูบ

2024 ผู้เขียน: Erin Ralphs | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-19 19:25

ลูกสูบเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของกลไกข้อเหวี่ยง ซึ่งเป็นพื้นฐานของหลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในจำนวนมาก บทความนี้กล่าวถึงการออกแบบและคุณสมบัติของชิ้นส่วนเหล่านี้

คำจำกัดความ

ลูกสูบเป็นส่วนหนึ่งของการเคลื่อนที่แบบลูกสูบและให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดันแก๊สจะเปลี่ยนเป็นงานกลไก

ปลายทาง

ด้วยการมีส่วนร่วมของชิ้นส่วนเหล่านี้ กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของมอเตอร์จึงเกิดขึ้น เนื่องจากลูกสูบเป็นองค์ประกอบหนึ่งของกลไกข้อเหวี่ยง มันจึงรับรู้แรงดันที่เกิดจากก๊าซและถ่ายโอนแรงไปยังก้านสูบ นอกจากนี้ยังช่วยรับรองการปิดผนึกของห้องเผาไหม้และการกำจัดความร้อนออกจากห้อง

ออกแบบ

ลูกสูบเป็นชิ้นส่วนสามชิ้น กล่าวคือ การออกแบบประกอบด้วยส่วนประกอบสามชิ้นที่ทำหน้าที่ต่างกัน และสองส่วน: ส่วนหัวซึ่งรวมส่วนล่างและส่วนซีล และส่วนไกด์ที่แสดงโดย กระโปรง

ล่าง

อาจจะต่างกันรูปแบบขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ตัวอย่างเช่น การกำหนดค่าด้านล่างของลูกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายในถูกกำหนดโดยตำแหน่งขององค์ประกอบโครงสร้างอื่นๆ เช่น หัวฉีด เทียน วาล์ว รูปร่างของห้องเผาไหม้ คุณสมบัติของกระบวนการที่เกิดขึ้น การออกแบบโดยรวมของเครื่องยนต์ ฯลฯ ในกรณีใด ๆ มันจะกำหนดคุณสมบัติของการทำงาน

รูปทรงเม็ดมะยมลูกสูบมีสองประเภทหลัก: นูนและเว้า อย่างแรกให้ความแข็งแกร่งที่มากกว่า แต่ทำให้การกำหนดค่าของห้องเผาไหม้แย่ลง ในทางตรงกันข้ามห้องเผาไหม้มีรูปร่างที่เหมาะสมที่สุดโดยมีก้นเว้า แต่การสะสมของคาร์บอนจะถูกสะสมอย่างเข้มข้นมากขึ้น โดยทั่วไปแล้ว (ในเครื่องยนต์สองจังหวะ) จะมีลูกสูบที่มีส่วนยื่นออกมาด้านล่างแทนด้วยส่วนสะท้อนแสง นี่เป็นสิ่งจำเป็นเมื่อเป่าเพื่อการเคลื่อนที่โดยตรงของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ ชิ้นส่วนของเครื่องยนต์เบนซินมักจะมีก้นแบนหรือเกือบแบน บางครั้งมีร่องเปิดวาล์วจนสุด ในเครื่องยนต์ที่มีระบบหัวฉีดโดยตรง ลูกสูบมีลักษณะเฉพาะด้วยโครงร่างที่ซับซ้อนกว่า ในเครื่องยนต์ดีเซล มีความโดดเด่นด้วยการมีห้องเผาไหม้ที่ด้านล่าง ซึ่งให้การหมุนที่ดีและช่วยปรับปรุงการก่อตัวของส่วนผสม

ลูกสูบส่วนใหญ่เป็นแบบด้านเดียว แม้ว่าจะมีรุ่นสองด้านที่มีก้นสองด้านด้วย

ระยะห่างระหว่างร่องของแหวนบีบอัดอันแรกกับด้านล่างเรียกว่าโซนการเผาของลูกสูบ ค่าความสูงเป็นสิ่งสำคัญมาก ซึ่งแตกต่างกันสำหรับชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุต่างกัน ไม่ว่าในกรณีใดความสูงของวงแหวนแห่งไฟเกินขีดจำกัดของค่าต่ำสุดที่อนุญาตสามารถนำไปสู่ความเหนื่อยหน่ายของลูกสูบและการเสียรูปของที่นั่งของวงแหวนบีบอัดส่วนบน

ส่วนซีล

ที่ขูดน้ำมันและแหวนอัด. สำหรับชิ้นส่วนประเภทแรก ช่องจะมีรูทะลุสำหรับน้ำมันที่ดึงออกจากพื้นผิวของกระบอกสูบเพื่อเข้าสู่ลูกสูบจากตำแหน่งที่น้ำมันจะเข้าสู่ถาดรองน้ำมัน บางตัวมีขอบสแตนเลสพร้อมร่องสำหรับวงแหวนอัดด้านบน

แหวนลูกสูบทำจากเหล็กหล่อ ทำหน้าที่เพื่อให้กระชับพอดีระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบ ดังนั้นจึงเป็นแหล่งที่มาของแรงเสียดทานที่ใหญ่ที่สุดในมอเตอร์ ซึ่งการสูญเสียซึ่งคิดเป็น 25% ของการสูญเสียทางกลทั้งหมดในมอเตอร์ จำนวนและตำแหน่งของวงแหวนจะพิจารณาจากประเภทและวัตถุประสงค์ของเครื่องยนต์ ที่ใช้กันมากที่สุดคือแหวนบีบอัด 2 อันและแหวนขูดน้ำมัน 1 อัน

วงแหวนอัดทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้ก๊าซเข้าไปในห้องข้อเหวี่ยงจากห้องเผาไหม้ ภาระที่มากที่สุดตกอยู่ที่ชุดแรก ดังนั้นในเครื่องยนต์บางเครื่อง ร่องของร่องดังกล่าวจึงเสริมด้วยเม็ดมีดเหล็ก วงแหวนอัดสามารถเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูทรงกรวยรูปทรงกระบอก บางคนมีคัตเอาท์

วงแหวนขูดน้ำมันทำหน้าที่เอาน้ำมันส่วนเกินออกจากกระบอกสูบและป้องกันไม่ให้เข้าไปในห้องเผาไหม้ มันมีรูสำหรับสิ่งนี้ บางรุ่นมีตัวขยายสปริง

ไกด์ (กระโปรง)

มีรูปทรงกระบอก (โค้ง) หรือรูปทรงกรวยเพื่อชดเชยการขยายตัวทางความร้อน เกี่ยวกับเธอมีสลักสองตัวสำหรับสลักลูกสูบ ในบริเวณเหล่านี้ กระโปรงมีมวลมากที่สุด นอกจากนี้ยังมีการสังเกตความผิดปกติของอุณหภูมิที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในระหว่างการให้ความร้อน ใช้มาตรการต่าง ๆ เพื่อลดพวกเขา ปลายกระโปรงอาจมีที่ขูดน้ำมัน

ในการถ่ายเทแรงจากลูกสูบหรือไปยังลูกสูบ ส่วนใหญ่มักจะใช้ข้อเหวี่ยงหรือก้านสูบ พินลูกสูบทำหน้าที่เชื่อมต่อส่วนนี้กับพวกมัน ทำจากเหล็ก มีลักษณะเป็นท่อ และสามารถติดตั้งได้หลายวิธี ส่วนใหญ่มักใช้นิ้วลอยซึ่งสามารถหมุนได้ระหว่างการใช้งาน เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัว จึงยึดด้วยวงแหวนยึด การยึดแบบแข็งมักใช้น้อยกว่ามาก ในบางกรณีแกนทำหน้าที่เป็นไกด์เพื่อแทนที่สเกิร์ตลูกสูบ

วัสดุ

ลูกสูบเครื่องยนต์ประกอบด้วยวัสดุต่างๆ ไม่ว่าในกรณีใด พวกเขาจะต้องมีคุณสมบัติเช่นความแข็งแรงสูง การนำความร้อนที่ดี คุณสมบัติต้านแรงเสียดทาน ความต้านทานการกัดกร่อน และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นและความหนาแน่นต่ำ สำหรับการผลิตลูกสูบนั้น ใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์และเหล็กหล่อ

เหล็กหล่อ

มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการสึกหรอ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำ คุณสมบัติหลังนี้ทำให้ลูกสูบดังกล่าวทำงานโดยมีระยะห่างที่ใกล้เคียงกัน จึงทำให้ได้การซีลกระบอกสูบที่ดี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความถ่วงจำเพาะที่มีนัยสำคัญ ชิ้นส่วนเหล็กหล่อจึงถูกใช้ในเครื่องยนต์ที่มีแรงหมุนกลับเท่านั้นความเฉื่อยซึ่งประกอบด้วยแรงดันไม่เกินหนึ่งในหกที่ด้านล่างของลูกสูบก๊าซ นอกจากนี้ เนื่องจากค่าการนำความร้อนต่ำ ความร้อนที่ด้านล่างของชิ้นส่วนเหล็กหล่อระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ถึง 350-450 ° C ซึ่งไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่งสำหรับตัวเลือกคาร์บูเรเตอร์ เนื่องจากจะนำไปสู่การจุดไฟเรืองแสง

อลูมิเนียม

วัสดุนี้มักใช้กับลูกสูบ นี่เป็นเพราะน้ำหนักจำเพาะต่ำ (ชิ้นส่วนอลูมิเนียมเบากว่าชิ้นส่วนเหล็กหล่อ 30%) การนำความร้อนสูง (มากกว่าเหล็กหล่อ 3-4 เท่า) ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าด้านล่างจะได้รับความร้อนไม่เกิน 250 ° C ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัดและเติมกระบอกสูบได้ดีขึ้น และมีคุณสมบัติต้านการเสียดสีสูง ในขณะเดียวกัน อะลูมิเนียมมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นที่มากกว่าเหล็กหล่อ 2 เท่า ซึ่งบังคับให้มีช่องว่างขนาดใหญ่กับผนังกระบอกสูบ กล่าวคือ ขนาดของลูกสูบอะลูมิเนียมมีขนาดเล็กกว่าเหล็กหล่อสำหรับ กระบอกสูบที่เหมือนกัน นอกจากนี้ ชิ้นส่วนดังกล่าวมีความแข็งแรงต่ำกว่าโดยเฉพาะเมื่อถูกความร้อน (ที่อุณหภูมิ 300 ° C ลดลง 50-55% ในขณะที่เหล็กหล่อ - 10%)

เพื่อลดระดับความเสียดทาน ผนังของลูกสูบจะเคลือบด้วยวัสดุกันการเสียดสี ซึ่งใช้เป็นกราไฟต์และโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์

เครื่องทำความร้อน

ตามที่กล่าวไว้ ระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ ลูกสูบสามารถให้ความร้อนได้ถึง 250-450 °C ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการเพื่อลดความร้อนและชดเชยการขยายตัวทางความร้อนที่เกิดจากความร้อนรายละเอียด

ในการทำให้ลูกสูบเย็นลง จะใช้น้ำมันซึ่งบรรจุอยู่ภายในได้หลายแบบ: จะสร้างละอองน้ำมันในกระบอกสูบ ฉีดผ่านรูในก้านสูบหรือด้วยหัวฉีด ฉีดเข้าไปใน ช่องวงแหวน หมุนเวียนผ่านขดลวดท่อที่ก้นลูกสูบ

เพื่อชดเชยการเสียรูปของอุณหภูมิในบริเวณน้ำขึ้นน้ำลง กระโปรงถูกเปิดทั้งสองด้านของโลหะลึก 0.5-1.5 มม. ในรูปแบบของช่องรูปตัวยูหรือตัว T มาตรการดังกล่าวช่วยปรับปรุงการหล่อลื่นและป้องกันไม่ให้เกิดการให้คะแนนจากการเปลี่ยนรูปของอุณหภูมิ ดังนั้นช่องเหล่านี้จึงเรียกว่าตู้เย็น ใช้ร่วมกับกระโปรงทรงกรวยหรือทรงกระบอก สิ่งนี้ชดเชยการขยายตัวเชิงเส้นเนื่องจากความจริงที่ว่าเมื่อถูกความร้อน กระโปรงจะมีรูปทรงกระบอก นอกจากนี้ ยังใช้เม็ดมีดชดเชยเพื่อให้เส้นผ่านศูนย์กลางลูกสูบประสบกับการขยายตัวทางความร้อนที่จำกัดในระนาบการแกว่งของก้านสูบ นอกจากนี้ยังสามารถแยกส่วนไกด์ออกจากศีรษะที่ได้รับความร้อนมากที่สุดได้ สุดท้าย ผนังของกระโปรงมีคุณสมบัติสปริงโดยการใช้การตัดเฉียงตลอดความยาว

เทคโนโลยีการผลิต

ตามวิธีการผลิต ลูกสูบแบ่งออกเป็นแบบหล่อและแบบหล่อ (ประทับตรา) รถยนต์ส่วนใหญ่ใช้ชิ้นส่วนประเภทแรก และเปลี่ยนลูกสูบเป็นลูกสูบในการปรับแต่ง ตัวเลือกการปลอมแปลงนั้นมีความแข็งแกร่งและความทนทานที่เพิ่มขึ้นรวมถึงน้ำหนักที่ลดลง ดังนั้นการติดตั้งลูกสูบประเภทนี้จึงเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์ที่ทำงานในสภาวะที่เพิ่มขึ้นโหลดได้ในขณะที่ชิ้นส่วนหล่อก็เพียงพอสำหรับการใช้ชีวิตประจำวัน

แอปพลิเคชัน

ลูกสูบเป็นแบบมัลติฟังก์ชั่น ดังนั้นจึงใช้ไม่ได้เฉพาะในเครื่องยนต์เท่านั้น ตัวอย่างเช่น มีลูกสูบก้ามปูเบรก เนื่องจากมันทำงานในลักษณะเดียวกัน นอกจากนี้ กลไกข้อเหวี่ยงยังใช้กับคอมเพรสเซอร์ ปั๊ม และอุปกรณ์อื่นๆ บางรุ่น