D 2 KONSTUKCE PÍSTU HLAVNÍ ROZMĚRY PÍSTŮ

KONSTUKCE PÍSTU Namáhání pístu mechanickým a tepelným zatížením závisí především na režimu motoru, velikosti vrtání válce a zvolených konstrukčních rozměrech.

HLAVNÍ ROZMĚRY PÍSTŮ • •

•

Průměr Kompresní výška HK (s délkou ojnice a poloměrem KH určuje stavební výšku motoru Délka pístu HK  H

Veličiny

Zážehové motory

Vznětové motory

Kompresní výška Hk /D

0,36 (30…0,42)

0,65 (0,55…0,75)

Celková výška h /D

0,7 (0,6…0,8)

1,05 (0,95…1,15)

Výška pláště hp /D

0,48 (0,44…0,52)

0,72 (0,63…0,81)

Výška hlavy k 1.kr.

0,06

0,12

HFS /D

(0,04…0,08)

(0,10…0,14)

Poloha nálitků a1 /D

0,31 (0,27…0,34)

0,35 (0,33…0,37)

Průměr čepu DB /D

0,26 (0,24…0,28)

0,37 (0,34…0,40)

Hmotnost mp /D3 [g/cm3]

0,6 (0,4…0,8)

1 (0,7…1,2)

Snaha o maximální kompaktnost s minimální hmotností vede k malé kompresní výšce: a) Písty s plochým dnem

H K  H FS  H RF b)

D  H RB  B 2

Písty se spalovací komůrkou

D H K  H M  SB  H N  B 2 2011/2012

Pístové spalovací motory- SCHOLZ

1

HMOTNOSTI PÍSTŮ Trend u zážehových motoru (rychloběžných) vede k tzv. „lehkým konstrukcím“. Měřítkem lehkosti pístu je faktor K, ten fyzikálně odpovídá hustotě (g/cm2).

m K 3 D

Faktor

K

ZM (píst bez komůrky)

0,4 – 0,5

VM (píst komůrkou)

0,7 – 1,1

Vysoké hodnoty u VM odpovídají vyššímu zatížení, dvoudílné písty s ocel hlavou. Cesta snižování hmotnosti v důsledné optimalizaci MKP, využití nových technologii a kompozitních materiálů. 2011/2012

Vývoj faktoru K


2

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 1) DNO PÍSTU Tvarování dna pístu ovlivňuje spalovací komůrka. Teplota dna max. 250-350°C

2011/2012


3

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 2) VÝŠKA HLAVY NAD 1. PK

podmínkou je, aby v drážce 1. PK byla teplota max. 220°C (zapékání mazacího oleje, ztráta pohyblivosti PK a jeho funkce) Vůle mezi touto částí pístu a válcem musí vyloučit kontakt (i při klopení a tepelných deformacích) c) Malý škodlivý prostor,

minimalizace PM, velká vůle zabraňuje napečení karbonu, karbon tvoří lámavou vrstvu

- Dnes nepoužívaná

H1.kr (4 – 8)%D – ZM (10-14)%D - VM

2011/2012


4

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 2) VÝŠKA HLAVY NAD 1. PK (příklad – podmínkou je chlazení vysoko uloženého PK)

2011/2012


5

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 3) POLE DRÁŽEK PRO PK Tvoří těsnící systém PK-drážka- válec (těsní: - spaliny ze spalovacího prostoru do klikové skříně – profuky - mazací olej v opačném směru – spotřeba oleje, emise PM)

Fa = FaPlynů ± Fs ± Ft Fa

Fa při kladné velikosti těsní na spodním boku, v HÚ při výměně obsahu válce mění smysl (krátkodobě je těsnost přerušena)

2011/2012


6

3a) TĚSNÍCÍ ÚČINEK MEZI BOKY PK A DRÁŽKY PÍSTU

PaPlynů

silou Fa = FaPlynů ± Fs ± Ft

   p1  p2   d  a 2

Ft  Frv  FrPlynů  Frv  2  Ftg

FrPlynů h

   p1  p2   d  a   h 2

a

d Fa 2011/2012


7

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 3) POLE DRÁŽEK PRO PK 3b) těsnící účinek mezi kluznou plochou PK a vložkou převládá hledisko: u PK – profilu těsnící plochy, záběh u V - jakost a drsnost povrchu, makrogeometrie 3c) těsnící účinek zámku pístního kroužku (nezbytná vůle 0,1 mm v zahřátém stavu)

POZOR na sražení drážky a PK

2011/2012


8

POŽADAVKY NA DRÁŽKY PRO PK •

GEOMETRICKÁ:

- drsnost u Al -0,1-0,4 Ra - sklon boků drážky - vůle axiální ZM (1PK: 0,03-0,05mm, 2PK: 0,02-0,04mm) VM (1PK: 0,06-0,08mm, 2PK: 0,04-0,06mm) - vůle radiální ZM (0,8-1,0mm) VM (1,3-1,4mm) - rádius drážky těsnící PK: 0,3-0,5mm stírací PK: 1,0mm

Sklon stoupající (zlepšuje stírání oleje)

2011/2012

Sklon visící (vznik i v důsledku tepelných deformací – korekce 4´- 8´


9

POŽADAVKY NA DRÁŽKU PRO PK Otvůrky pro odvod oleje a) Odvod oleje setřeného jen horním břitem stíracího PK b) Odvod oleje z obou břitů

2011/2012


10

POŽADAVKY NA MŮSTKY MEZI PK VÝŠKA:

1. můstek je silně zatížen od spalovacího tlaku a z důvodů pevnosti (lom) musí být dimenzován ZM: 4,5 -5% D VM: 7 – 9% D 2. můstek ZM: 3,5% D VM: 4,5% D FUNKČNOST: z hlediska těsnosti spalin a oleje - ostré hrany (neplatí u stíracího kroužku, kde naopak sražení napomáhá k rozdělení a odvodu oleje - zvětšením vůle 1. můstku se zvýší objem a sníží se tlak p2

OPOTŘEBENÍ DRÁŽKY – NOSIČE PK

Mechanický otěr ploch drážky je způsoben radiálním pohybem PK způsobený sekundárními pohyby pístu. Axiální pohyby PK v důsledku tlaků plynů, setrvačných a třecích sil způsobují vytloukání drážky. Na opotřebení působí nedostatek mazacího oleje, brusné cizí částice, zbytky spáleného paliva a oleje. Naproti tomu vysoké teploty vedou k zakarbonování drážky (řeší se trapézovým kroužkem, který je náchylnější na opotřebení). Z těchto důvodů se, u rychloběžných nebo vznětových motorů, používá u 1PK nosič PK, který je zalitý v pístu. Materiál NIRESIT (austenitická slitina železa) má tepelnou roztažnost jako Al píst (cca 19*10-6 mm/mmK).

2011/2012


11

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 4) NÁBOJ PÍSTNÍHO ČEPU Uložení pístního čepu je: Plovoucí – střídáním vůle se vytváří třecí moment, který způsobuje rotaci PČ, což příznivě ovlivňuje vytváření olejového filmu a vytváří odolnost proti opotřebení. ___________________________________________________

2011/2012


12

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 4) NÁBOJ PÍSTNÍHO ČEPU

V jednom pracovním cyklu se mění směr síly 4x a je zúžen na úzký úhlový sektor, který odpovídá přibližně kyvu ojnice. Max. síla působí ve vrchní části oka pístu, v dolní působí síla od setrvačných sil. Rozdělení tlaku při zatížení spalovacím tlakem

2011/2012


13

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 4) NÁBOJ PÍSTNÍHO ČEPU Tvarování nábojové části pro uložení pístního čepu souvisí s jeho dimensováním (viz výpočet PČ)

Ovalizace tenkostěnných PČ přináší silný nárůst napětí v náboji a tím zmenšení zatížitelnosti PČ

V místě napojení oka na dno a plášť pístu se volí tvarování z důvodů snížení koncentrací – znamená též úsporu hmotnosti.

2011/2012


14

KONSTRUKCE ČÁSTÍ PÍSTU 5) PLÁŠŤ PÍSTU – zabezpečuje vedení pístu. Na pístovou skupinu připadá 50% mechanických ztrát motoru. Plášť se podílí 1/3. Normálová síla způsobí boční reakci a proti pohybu třecí sílu, za přítomnosti oleje se vytvoří hydrodynamické rozdělení tlaku mazacího oleje. Při hydrodynamickém mazání působí mezi kluznou vrstvou pláště pístu a stěnou válce smykové napětí. To závisí na teplotní závislosti viskozity oleje, tloušťce filmu (geometrie mazací štěrbiny) a cyklicky se měnící rychlosti pístu. Třecí síla je produktem smykových napětí na jednotce plochy. Smykové napětí je při tom větší, čím menší je mazací štěrbina a čím tenčí je mazací film.

Snížení třecích ztrát: •Zmenšení třecí plochy se zachováním nosné •Zvětšení mazací štěrbiny •Snížení boční síly •Hydrodynamická optimalizace

POVRCH: Drsnost 1,5 – 3 Ra, záběhové vrstvy : Pb (1-2 m), bonderování (fosfát – 4 -7 m) 2011/2012


15

D 2 KONSTUKCE PÍSTU HLAVNÍ ROZMĚRY PÍSTŮ

Recommend Documents