Um pistão é uma parte do motor de um carro. Dispositivo, substituição, instalação do pistão

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificação: 2024-02-19 18:18

O pistão é um dos elementos do mecanismo de manivela, no qual se baseia o princípio de funcionamento de muitos motores de combustão interna. Este artigo discute o design e os recursos dessas peças.

Definição

Um pistão é uma peça que realiza movimentos alternativos em um cilindro e garante a transformação das mudanças de pressão do gás em trabalho mecânico.

Destino

Com a participação dessas partes, é realizado o processo termodinâmico do motor. Como o pistão é um dos elementos do mecanismo de manivela, ele percebe a pressão produzida pelos gases e transfere a força para a biela. Além disso, garante a vedação da câmara de combustão e a remoção de calor da mesma.

Design

O pistão é uma peça de três peças, ou seja, seu design inclui três componentes que desempenham funções diferentes, e duas partes: a cabeça, que combina a parte inferior e de vedação, e a parte guia, representada pelo saia.

Inferior

Pode ter diferentesforma dependendo de muitos fatores. Por exemplo, a configuração do fundo dos pistões de um motor de combustão interna é determinada pela localização de outros elementos estruturais, como bicos, velas, válvulas, a forma da câmara de combustão, as características dos processos que ocorrem nela, o design geral do motor, etc. Em qualquer caso, determina as características de operação.

Existem dois tipos principais de configuração da cabeça do pistão: convexa e côncava. O primeiro proporciona maior resistência, mas piora a configuração da câmara de combustão. Com um fundo côncavo, a câmara de combustão, pelo contrário, tem uma forma ideal, mas os depósitos de carbono são depositados de forma mais intensa. Menos comumente (em motores de dois tempos) existem pistões com um fundo representado por uma saliência refletora. Isso é necessário ao soprar para o movimento direcionado dos produtos de combustão. As peças dos motores a gasolina geralmente têm um fundo plano ou quase plano. Às vezes eles têm ranhuras para abrir totalmente as válvulas. Nos motores com injeção direta, os pistões são caracterizados por uma configuração mais complexa. Nos motores diesel, distinguem-se pela presença de uma câmara de combustão no fundo, que proporciona uma boa turbulência e melhora a formação da mistura.

A maioria dos pistões são de um lado, embora também existam versões de dois lados que têm dois fundos.

A distância entre a ranhura do primeiro anel de compressão e o fundo é chamada de zona de disparo do pistão. O valor de sua altura é muito importante, o que é diferente para peças feitas de materiais diferentes. Em qualquer caso, a altura do anel de fogo alémos limites do valor mínimo permitido podem levar à queima do pistão e à deformação da sede do anel de compressão superior.

Parte de vedação

Aqui estão raspadores de óleo e anéis de compressão. Para as peças do primeiro tipo, os canais possuem orifícios passantes para que o óleo retirado da superfície do cilindro entre no pistão, por onde entra no cárter. Alguns têm um aro de aço inoxidável com uma ranhura para o anel de compressão superior.

Anéis de pistão, feitos de ferro fundido, servem para criar um encaixe perfeito entre o pistão e o cilindro. Portanto, eles são a fonte de maior atrito no motor, cujas perdas chegam a 25% do total de perdas mecânicas no motor. O número e a localização dos anéis são determinados pelo tipo e finalidade do motor. Os mais usados são 2 anéis de compressão e 1 anel raspador de óleo.

Anéis de compressão realizam a tarefa de impedir a entrada de gases no cárter da câmara de combustão. As maiores cargas recaem sobre o primeiro deles, portanto, em alguns motores, sua ranhura é reforçada com uma inserção de aço. Os anéis de compressão podem ser trapezoidais, cônicos, em forma de barril. Alguns deles têm um recorte.

O anel raspador de óleo serve para retirar o excesso de óleo do cilindro e evitar que ele entre na câmara de combustão. Tem furos para isso. Algumas variantes têm um expansor de mola.

Parte do guia (saia)

Tem formato de barril (curvilíneo) ou cônico para compensar a expansão térmica. Nelaexistem dois terminais para o pino do pistão. Nessas áreas, a saia tem a maior massa. Além disso, observam-se as maiores deformações de temperatura durante o aquecimento. Várias medidas são usadas para reduzi-los. Pode haver um anel raspador de óleo na parte inferior da saia.

Para transferir força do pistão ou para ele, na maioria das vezes é usada uma manivela ou uma haste. O pino do pistão serve para conectar esta peça a eles. É feito de aço, tem formato tubular e pode ser instalado de diversas formas. Na maioria das vezes, é usado um dedo flutuante, que pode ser girado durante a operação. Para evitar o deslocamento, é fixado com anéis de retenção. A fixação rígida é usada com muito menos frequência. A haste funciona como guia em alguns casos, substituindo a saia do pistão.

Materiais

O pistão do motor pode ser composto de vários materiais. Em qualquer caso, eles devem ter qualidades como alta resistência, boa condutividade térmica, propriedades antifricção, resistência à corrosão e baixo coeficiente de expansão linear e densidade. Para a produção de pistões, são utilizadas ligas de alumínio e ferro fundido.

Ferro fundido

Possui alta resistência, resistência ao desgaste e baixo coeficiente de expansão linear. Esta última propriedade permite que esses pistões operem com folgas estreitas, obtendo assim uma boa vedação do cilindro. No entanto, devido à gravidade específica significativa, as peças de ferro fundido são usadas apenas nos motores onde as massas alternativas têm forçasinércia, constituindo não mais do que um sexto das forças de pressão na parte inferior do pistão de gás. Além disso, devido à baixa condutividade térmica, o aquecimento do fundo das peças de ferro fundido durante a operação do motor atinge 350-450 ° C, o que é especialmente indesejável para opções de carburador, pois leva à ignição por incandescência.

Alumínio

Este material é mais comumente usado para pistões. Isso se deve ao baixo peso específico (as peças de alumínio são 30% mais leves que as peças de ferro fundido), alta condutividade térmica (3-4 vezes maior que a do ferro fundido), o que garante que o fundo seja aquecido a não mais que 250 ° C, o que possibilita aumentar a taxa de compressão e proporcionar melhor enchimento dos cilindros, além de altas propriedades antifricção. Ao mesmo tempo, o alumínio possui um coeficiente de expansão linear 2 vezes maior que o do ferro fundido, o que força a realização de grandes folgas com as paredes do cilindro, ou seja, as dimensões dos pistões de alumínio são menores que as do ferro fundido para cilindros idênticos. Além disso, essas peças têm menor resistência, especialmente quando aquecidas (a 300 ° C, diminui em 50-55%, enquanto para ferro fundido - em 10%).

Para reduzir o grau de atrito, as paredes dos pistões são revestidas com um material antifricção, que é usado como grafite e dissulfeto de molibdênio.

Aquecimento

Conforme mencionado, durante a operação do motor, os pistões podem aquecer até 250-450 °C. Portanto, é necessário tomar medidas que visem tanto reduzir o aquecimento quanto compensar a expansão térmica causada por ele.detalhes.

Para resfriar os pistões, é utilizado óleo, que é fornecido dentro deles de várias maneiras: criam uma névoa de óleo no cilindro, borrifam-no através de um orifício na biela ou com um bico, injetam no canal anular, circular pela bobina tubular na parte inferior do pistão.

Para compensar as deformações de temperatura nas áreas das marés, as saias são viradas em ambos os lados do metal 0,5-1,5 mm de profundidade na forma de ranhuras em forma de U ou T. Tal medida melhora sua lubrificação e evita o aparecimento de arranhões por deformações de temperatura, por isso esses recessos são chamados de refrigeradores. Eles são usados em combinação com uma saia cônica ou em forma de barril. Isso compensa sua expansão linear devido ao fato de que, quando aquecida, a saia assume uma forma cilíndrica. Além disso, insertos de compensação são usados para que o diâmetro do pistão sofra uma expansão térmica limitada no plano de giro da biela. Também é possível isolar a parte guia da cabeça que sofre mais calor. Finalmente, as paredes da saia recebem propriedades elásticas pela aplicação de um corte oblíquo ao longo de todo o seu comprimento.

Tecnologia de produção

De acordo com o método de fabricação, os pistões são divididos em fundidos e forjados (estampados). Peças do primeiro tipo são usadas na maioria dos carros, e a substituição de pistões por forjados é usada no ajuste. As opções forjadas são caracterizadas por maior resistência e durabilidade, além de menor peso. Portanto, a instalação de pistões desse tipo aumenta a confiabilidade e o desempenho do motor. Isto é especialmente importante para motores que operam em condições de maiorcargas, enquanto as peças fundidas são suficientes para o uso diário.

Aplicativo

O pistão é uma peça multifuncional. Portanto, é usado não apenas em motores. Por exemplo, existe um pistão de pinça de freio, pois funciona de maneira semelhante. Além disso, o mecanismo de manivela é usado em alguns modelos de compressores, bombas e outros equipamentos.