Совет по производительности: Все, что вам нужно знать о поршнях

Многие люди говорят, что они знают, что поршень делает, но сколько из них понимает, в чем состоят различия между разными типами поршней и их функциональностью, каким образом можно обеспечивать их работу с пиковой производительностью?

Не волнуйтесь, на этой неделе в советах вы получите ответы на все эти вопросы, а также дополнительную информацию, что поможет операторам двигателей и компрессоров максимизировать эффективность работы их машин.

Что такое поршень?

Поршень в компрессоре, насосе или двигателе внутреннего сгорания является движущимся компонентом, находящимся в цилиндре. Он предназначен для передачи силы, обеспечиваемой при расширении газа, преобразуя линейное движение в круговое. Для достижения этого он присоединен к коленчатому валу с помощью поршневого пальца и поршневого штока.

Поршни первоначально отливались из железа, но сегодня они в основном отливаются из алюминиевых сплавов, содержащих около 85% алюминия.

Типы поршней

Большинство из нас знакомы с поршнями в автомобильном двигателе. Они соединены с коленчатым валом с помощью цельного шатуна. Однако имеются и другие конструкции, которые необходимы для размещения при использовании в более крупных компоновках двигателей.

Одной из таких конструкций является поршень с "крейцкопфом", который содержит шатун, состоящий из двух частей, где подшипники крейцкопфа и направляющие облегчают движение. Хотя он имеет больший размер, поршень с крейцкопфом функционирует так же, как и поршни в небольших автомобильных двигателях. Вы можете найти их в больших стационарных двигателей и компрессорах, часто используемых при генерации электричества или при передаче природного газа по трубопроводу. Есть и другие типы поршневых конструкций, таких как гидравлический поршень с кожаной манжетой, поршень с уменьшенной поверхностью трения и поршень с выпуклым дном – которые здесь не рассматриваются в силу их меньшей распространенности.

 

Функциональность

Когда поршень движется вверх и вниз, уплотнение обеспечивается поршневыми кольцами, встроенными в круговую канавку на поршне.   В двигателе поршень:

  • Обеспечивает вакуум, необходимый для облегчения введения смеси воздуха/топливо в цилиндр
  • Сжимает газы
  • Передает мощность коленчатому валу и
  • выталкивает отработанные газы из цилиндра

 

Как правило, на поршне имеется от 2 до 3 колец. Верхние два кольца обеспечивают сжатие, в то время как нижнее кольцо используется для контроля масла. Большинство колец имеют коническую конструкцию, отлитую из железа, и они покрыты хромом и/или азотированы, чтобы уменьшить износ.

Основы смазывания

Смазочный материал необходим для взаимодействия цилиндра, поршневых колец и поршневых канавок. Смазывание обеспечивается маслом в картере, которое обычно подается системой разбрызгивания коленчатого вала или подкачкой с помощью вспомогательного устройства (в больших двигателях). Подкачка с помощью вспомогательного устройства особенно распространена в конструкциях, состоящих из двух частей, где крейцкопф и направляющие должны быть смазаны.

Взаимодействующий контакт поршня в значительной степени происходит посредством скольжения, и смазочный материал обеспечивает образование масляного клина в гидродинамическом режиме. Этот клин подвергается давлению при колебании колец, и более высокие нагрузки, возникающие на разворотных площадках поршня, могут нарушить масляную пленку.

Для обеспечения надлежащего смазывания необходимо масло, обеспечивающее надлежащую вязкость при заданных нагрузках (улучшенный класс VI), способное выдерживать сильный нагрев (противоокислительные присадки) и обогащенное для уменьшения износа (противоизносные присадки), вызванного трением скольжения.

Я надеюсь, что совет этой недели помог получить более подробную информацию, связанной с эффективностью работы поршней и их техническом обслуживании, но если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы или комментарии, не стесняйтесь ко мне обращаться!

  • Какова причина износа колец поршня? Непригодный смазочный материал?

  • Износ поршневых колец может возникать по множеству причин, но следует учесть, что он случается не так часто.  Некоторые причины:

    1.  Нарушение пленки смазочного материала.

    2.  Загрязнитель попадает между кольцами, мешая их вращению или изгибу.

    3.  Неправильная установка мешает кольцам вращаться, расширяться и т. п.

    4.  Отложения на кольцах препятствуют свободному движению.

    Я уверен, что их больше, но этого достаточно для начала.

  • Теперь я знаю немного больше о двигателях.Благодарю Рик.