پیستون و علائم خرابی آن

پیستون قطعه ای استوانه‌ای است که داخل سیلندر حرکت خطی می کند و فشار ناشی از احتراق سوخت و هوا را به نیرو تبدیل می کند. جنس پیستون موتور خودروهای سواری از آلیاژ آلومینیم می‌باشد و به روش ریخته‌گری و ماشینکاری ساخته می‌شود.

آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد..
مشخصات هندسی پیستون
حرکت پیستون داخل سیلندر
نحوه مونتاژ پیستون داخل سیلندر
خرابی پیستون

مشخصات هندسی پیستون:

به دلیل آنكه قسمت سر پيستون در معرض حرارت ناشی از احتراق سوخت و هوا می‌باشد، لذا در طراحی پيستون قطر بالای پيستون را مطابق شكل زیر كمی كوچكتر از قطر پايين آن در نظر می‌گيرند و تقريباً پيستون به صورت مخروطی ساخته می‌شود

مخروطي بودن مخروطی بودن پيستون

با توجه به شکل زیر شيارهای افقی و عمودی روی ديواره پيستون ايجاد می‌كنند تا بحث انبساط و انقباض پيستون و انعطاف پذيری آن در مقابل ضربات احتراق بهينه سازی گردد .

شيار افقي و عمودي شيار افقی و عمودی پيستون

از طرفی قطر پيستون درجهت عمود برمحور گژن پين را بزرگتر از قطر پيستون درجهت گژن پين در نظر می‌گيرند و به عبارتی پيستون را به صورت بیضوی می‌سازند تا بعد از گرم شدن پيستون و ايجاد انبساط لازم، مقطع آن به دايره كامل تبديل شود.

حرکت پیستون داخل سیلندر:

شكل زیر رفتار پيستون، شاتون و گژن پین را در دو كورس تراكم و احتراق از نمای جلوی موتور نشان می‌دهد.

رفتار پيستون، شاتون و گژن پين a)كورس تراكم  b )پیستون درTDC   c )كورس قدرت
Fs : مولفه جانبی نيروی شاتون در کورس احتراق
Fc : نيروی شاتون در کورس احتراق
1-نيروي احتراق 2- خط مركزی سيلندر، پيستون، گژن پين و میل لنگ3-سمت فشاری یا پر فشار سیلندر و پیستون 4- لقی بين سيلندر و پيستون 5- سطح كم فشار پيستون 6- نيروی شاتون در کورس تراكم 7- مولفه جانبی نيروی شاتون در کورس تراکم 8- فشار تراكم 9- نيروی مخلوط سوخت و هوای متراکم شده در کورس تراکم
رفتار پيستون، شاتون و گژن پين در كورس تراكم و احتراق

با توجه به شكل فوق حالت a ملاحظه می‌گردد كه در كورس تراكم، شاتون، پیستون را ضمن آنكه به سمت بالا حركت می‌دهد، به سمت راست سيلندر نيز فشار می‌دهد، از اين رو در كورس تراكم سمت راست سيلندر تحت فشار و سايش قرار می‌گيرد و به اين سمت از سيلندرسمت كم فشار سيلندر و پيستون گفته می‌شود در حاليكه به سمت چپ پيستون و سيلندر نيرويی اعمال نمی‌شود.
در حالتb از شكل فوق پيستون در وضعيت نقطه مرگ بالا يا TDC قرار گرفته و در اين حالت نيرويی به سمت چپ و راست سيلندر و پيستون اعمال نمی‌شود. به محض آنكه زاويه شاتون مطابق حالت c از شكل فوق به سمت كورس احتراق منحرف می‌گردد، فشار احتراق باعث حركت سريع پيستون به سمت چپ سيلندر شده و ضمن آنكه حركت سريع پيستون باعث ضربه به سمت چپ سيلندر شده و در نتیجه توليد صدا می‌كند، سمت چپ سيلندر را به شدت تحت فشار و سايش قرار می‌دهد، از اين رو سمت چپ سيلندر را سمت فشاری یا سمت پرفشار پيستون و سيلندر می‌نامند.
برای كاهش سر و صدای كوبش پيستون به سيلندر و همچنين كاهش سايش سمت چپ سيلندر و پيستون، مطابق شكل زیر مركز گژن پين را از خط مركزی پيستون تغيير داده و به سمت چپ سيلندر نزديك می‌كنند.

این مطلب را حتما بخوانید  دسته موتور

انحراف گژن پين به سمت چپ a )كورس تراكم b )پیستون درTDC c )كورس قدرت
1- سمت پرفشار سيلندر 2- كج شدن پيستون در نقطه TDC و جذب ضربه 3- مقدار انحراف گژن پين به سمت چپ پيستون 4- سمت كم فشار سيلندر 5- فشار مخلوط سوخت و هوا در کورس تراکم
انحراف گژن پين به سمت چپ پيستون و سيلندر و كاهش ضربه و سايش سمت چپ سيلندر و پيستون

در اين حالت با توجه به وضعيت a شكل فوق توزيع فشار تراكم و احتراق به سمت راست سرپيستون بيشتر از سمت چپ سر پيستون می‌باشد. از اين رو در كورس تراكم پيستون به قسمت راست سيلندر تكيه بيشتری داشته و نيروی جانبی بين سمت راست سيلندر و پيستون بيشتر می‌شود. هنگامي كه پيستون به TDC می‌رسد، به دليل توزيع فشار غير متقارن روی سرپيستون، پيستون كج شده و قسمت بالای سمت راست و پايين سمت چپ پيستون با ديواره سيلندر درتماس قرار می‌گيرد.
با انحراف شاتون از حالت قائم در كورس احتراق مطابق حالت c از شكل فوق، پيستون به تدريج از حالت كج‌شدگی به سمت چپ سيلندر تمايل پيدا می‌كند و عمل ضربه زنی و سايش سمت چپ سيلندر و پيستون كاهش می‌يابد.
در حالت پايين رفتن پيستون نيز به خاطر كم بودن فشار وارد برسمت چپ سر پيستون نسبت به فشار وارد برسمت راست سر پيستون، نيروی اعمالی بين سيلندر و پيستون در سمت چپ، كمتر شده و بنابراين سايش سمت راست و چپ سيلندر و پيستون يكنواخت تر می‌شود.
از طرفی بايد توجه داشت در اين حالت پيستون به صوت ناگهانی از سمت راست سيلندر به سمت چپ سيلندر منحرف نمی‌شود، بلكه تغيير وضعيت پيستون طی يك فرآيند تدريجی صورت می‌گيرد، به طوری كه پيستون در کورس تراکم به سمت راست سیلندر تکیه کرده و در مجاورت TDC، پیستون فرآیند کج شدن را دنبال کرده و پس از عبور از TDC، پیستون دوباره از حالت کج شدن به طور تدریجی عبور کرده و سپس به طور ملایم، پیوسته و تدریجی به سمت چپ سيلندر تكيه می‌كند و در نهایت منجر به کاهش ضربه، سر و صدا و سایش بیش از حد می‌گردد.

این مطلب را حتما بخوانید  نحوه فیلرگیری سوپاپ ها

نحوه مونتاژ پیستون داخل سیلندر:

همانگونه که ذکر شد، مرکز گژن‌پین روی محور پیستون قرار نگرفته است و بنایراین هنگام مونتاژ پیستون داخل سیلندر باید به این نکته توجه داشت که در دید از روبروی یک موتور راستگرد، باید فاصله کمتر مرکز گژن پین تا لبه پیستون باید به سمت چپ یا سمت پر فشار سیلندر قرار داشته باشد به همین دلیل مطابق شکل زیر و برای سهولت نصب پیستون، بر روی سر پیستون علامت یا فلشی حک می شود که هنگام مونتاژ باید علامت یا فلش را به سمت جلوی موتور قرار داد.

علامت فلش روی سر پیستونعلامت فلش روی سر پیستون

علامت روی پیستون که باید به سمت جلوی موتور باشدعلامت روی پیستون که باید به سمت جلوی موتور باشد

در برخی موارد مطابق شکل زیر کنار گژن پین و روی بدنه پیستون حرف F درج می گردد که نشانگر این موضوع است که هنگام نصب پیستون داخل سیلندر باید حرف F به سمت جلوی موتور باشد.

حرف F روی پیستونحرف F روی پیستون

علائم خرابی:

برخی از شایع ترین نوع خرابی پیستون به شرح زیر می باشد:

  •  ذوب شدن :

مطابق شکل زیر به دلایل ذیل پیستون موتور ذوب می شود که باید نسبت به تعویض آن اقدام شود:

  1. کاهش اکتان بنزین
  2. ورود بیش از حد مجاز هوا به موتور
  3. عدم تناسب سیستم توربوشارژر با مشخصات موتور
  4. ضعف در آلیاژ پیستون
  5. نقص در فرآیند ساخت پیستون

 

ذوب شدن پیستونذوب شدن

  • سایش :

مطابق شکل زیر به دلایلی به شرح ذیل، پیستون دچار سایش شدید می گردد که باید پس از باز کردن موتور نسبت به تعویض آن اقدام کرد:

  1. نامرغوب بودن روغن موتور
  2. کمبود روغن موتور
  3. بروز نقص در سیستم روغنکاری
  4. افزایش بیش از حد دمای موتور
  5. مونتاژ نادرست پیستون
  6. وجود جسم خارجی بین سیلندر و پیستون
  7. اعمال بار بیش از حد در دور بالا و به مدت زمان طولانی به موتور

سایش غیرمعمول سایش غیرمعمول

 شکستن :

مطابق شکل زیر به دلیل استفاده از بنزین نامرغوب، پایین بودن اکتان بنزین، رانندگی تحت بار و دور بالا به مدت طولانی و روغنکاری و خنک کاری نامناسب، پیستون دچار شکست می شود که پس از باز کردن موتور باید نسبت به تعویض آن اقدام کرد.

شکستن پیستونشکستن

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.
فهرست