Кіріспе
Пістоналық сақина - ішкі жанатын қозғалтқыш немесе бу қозғалтқыштарындағы пистондардың сыртқы диаметріне бекітілген металлдан жасалған бөлінген сақина. Қозғалтқыштардағы поршень сақиналарының негізгі функциялары: Кранк корпусына газдардың аз жоғалуы болуы үшін жану камерасын бекіту. Пистоннан цилиндр қабырғасына жылу беруді жақсарту. Майының дұрыс мөлшерін поршень мен цилиндр қабырғасының арасында сақтау Майының цилиндр қабырғаларынан қайтадан сорғыға ағызу арқылы мотор майының шығынын реттеу. Пистон сақиналарының көпшілігі құйма темірден немесе болаттан жасалады.
A piston ring is a metallic split ring that is attached to the outer diameter of a piston in an internal combustion engine or steam engine. The main functions of piston rings in engines are:
Sealing the combustion chamber so that there is minimal loss of gases to the crank case. Improving heat transfer from the piston to the cylinder wall. Maintaining the proper quantity of the oil between the piston and the cylinder wall
Regulating engine oil consumption by scraping oil from the cylinder walls back to the sump. Most piston rings are made from cast iron or steel.
Дизайн
Пістондар сақиналары пистондар мен цилиндр қабырғалары арасындағы саңылауды бекіту үшін жасалған. Егер бұл саңылау тым кішкентай болса, поршеньнің жылулық кеңеюі поршень цилиндрде тұрып, қозғалтқышты ауыр зақымдауы мүмкін. Екінші жағынан, үлкен саңылау цилиндр қабырғаларына қарсы поршень сақиналарының жеткіліксіз тұйықталуына әкеліп соғады, нәтижесінде (картер корпусына кіретін жанар-жағар газдары) шамадан тыс соққы береді және поршеньге қысым аз болады, бұл қозғалтқыштың қуатын төмендетеді. Цилиндр қабырғасының ішіндегі поршень сақинасының сырғанау қозғалысы қозғалтқыштың сүріну шығынын тудырады. Пістондар сақиналарының сүргісі қозғалтқыштың механикалық сүргісімен болған жалпы шығындарының шамамен 24% құрайды. Осылайша, поршень сақиналарының конструкциясы сүрінуді азайтумен қатар жақсы тұйықталуды және қолайлы өмір сүру мерзімін қамтамасыз ету арасындағы келісімді білдіреді. Пистон сақиналарын майлау қиын, бұл мотор майының сапасын жақсартуға ықпал етеді. Май жоғары температурада және қатты жағдайда жоғары жылдамдықпен сүргішпен байланыста болуы керек. Майлау әсіресе қиын, өйткені сақиналар үздіксіз айналудың орнына тербелістік қозғалысқа ие (мысалы, подшипник журналында). Пістондар қозғалысының шектерінде сақина тоқтап, бағытын өзгертеді. Бұл гидродинамикалық подшипниктің әдеттегі майлы клин әсерін бұзады, майлаудың тиімділігін төмендетеді. Сондай-ақ, шұғыл күшті арттыру және тығыз бекіту үшін сақиналар тігіледі. Жазық күшінің пайда болуына сақинаның қаттылығы немесе тұйық сақинаның артындағы бөлек сырға себеп болады. Балдақтар поршеньдегі ойықтарында еркін жүзіп, цилиндрмен байланыста болуы маңызды. Пистондағы сақиналардың байланысуы, әдетте, жану өнімдерінің жинақталуына немесе майлау майының бұзылуына байланысты, қозғалтқыш істен шығуына әкелуі мүмкін және дизельді қозғалтқыштардың істен шығуына жиі себеп болады.
Сақиналар саны
Тұтқындау көбінесе металлдан металлға жылжымалы байланыс арқылы әрқайсысының өз қызметі бар бірнеше сақина арқылы жүзеге асырылады. Пистондардың көпшілігі цилиндрде кем дегенде екі пистоналық сақинаға ие. Автомобильдегі поршеньді қозғалтқыштарда цилиндрде әдетте үш сақина болады. Жоғарыдағы екі сақина - қысым сақиналары - негізінен жану камерасын бекіту үшін. Төменгі сақина - майды басқару сақинасы - негізінен цилиндр қабырғасына май құюды басқару үшін, поршеньнің жамылғысын және майды басқару сақиналарын майлау үшін қолданылады.
Сақина құрылысы
Автомобиль қозғалтқыштарындағы сығылу сақиналары әдетте тікбұрышты немесе кілт тасты пішіндес көлденең қимаға ие. Жоғары қысым сақинасында әдетте периферия үшін баррель профилі болады, ал төменгі қысым сақинасында әдетте құйрықты напиер болады. Кейбір қозғалтқыштардың жоғарғы сақинасы конуспен беттелген, ал бұрын қарапайым жазық сақиналар қолданылған. Майды басқару сақиналары әдетте бір ғана құйма темірден, бірнеше болаттан немесе болаттан / темірден тік тұйықтауға қажетті кернеуді жасау үшін спиральді пружиналық қолдаумен жасалады. Құйма темірден жасалған май сақиналары мен спиральді пружиналы арқалықтары бар сақиналарда әр түрлі егжей-тегжейлі пішінді екі сыпыру жері бар. Екінші жағынан, көп бөлшекті болаттан жасалған майды басқару сақиналары әдетте екі жіңішке болат сақинадан тұрады (желіжол деп аталады), олардың арасында екі рельсті бір-бірінен бөлек ұстап, радиалды қысымды қамтамасыз ету үшін аралық кеңейтуші көктем бар. Пистон сақинасындағы саңылау цилиндрдің ішінде болған кезде бірнеше мыңдығына дейін сығымдалады. Сақиналық саңылау пішіндеріне шаршы кесу, бұрышты кесу, тік буын, қадам кесу, ілгек сатысы және митр сатысы жатады.
Тарих
Ертедегі бу қозғалтқыштары жану камерасын бекіту үшін қымыздан жасалған таңбаларды қолданған, бұл жоғары сүргіштік кедергіге әкеліп соқты және өте тиімді тұйықтықты қамтамасыз етпеген. Бу машинасының цилиндрлеріндегі поршень сақинасын алғаш рет 1825 жылы Глазго инженері және диірмен иесі Нил Снодграсс өз машиналарында пайдалану үшін пайдаланған. Бұл тұмшалау буын тығыз ұстауға арналған пружиналарды қолданды. Бұл әдіс "Каледония" пароходта сынақтан өткізілді. Металлдан жасалған бөлшекті шақтықтың қазіргі заманғы дизайнын Джон Рамсботттом 1850 жылдары ойлап тапты. Рамсботттомның 1852 жылғы алғашқы дизайны дөңгелек пішінді болды, бірақ олар біркелкі емес және сәтті болмады. 1854 жылы қайта қаралған дизайнның өмір сүру ұзақтығы 4000 мильге (6437 км) дейін деп мәлімделген. Бұл цилиндр қабырғаларына орнатылғаннан кейін, ондағы бөлінісі бар (қондырғыдан бұрын) мүлдем дөңгелек сақина біркелкі қысым жасамайтындығына негізделген. Қайта қаралған поршень сақинасы дөңгелек емес пішінде жасалды, сондықтан цилиндрге орнатылғаннан кейін қысымды тепе-тең етеді. 1855 жылы патент осы өзгерісті растады. Металлдан жасалған поршень сақиналарына ауысу сүргілеуге төзімділікті, будың ағып кетуін және поршень массасын күрт төмендетті, бұл қуат пен тиімділікті айтарлықтай арттырып, техникалық қызмет көрсету аралықтарын ұзартты.
Қозғалтқыштың тозуы
Пистон сақиналары цилиндрдің борышынан жоғары және төмен қозғалғанда, олардың өзіне тән жүктемесі және сақинаға әсер ететін газ жүктемесі салдарынан тозуға ұшырайды. Бұл жағдайды азайту үшін олар тозуға төзімді материалдардан, мысалы, құйма темір мен болаттан жасалады және тозуға төзімділігін арттыру үшін қапталады немесе өңделеді. Қазіргі мотоциклдерде қолданылатын қаптамаларға плазмалық немесе физикалық булық жинақтауы (PVD) арқылы жасалған хром, нитрид немесе керамикалық қаптамалар жатады. Қазіргі заманғы дизельдік қозғалтқыштардың көпшілігі жоғары шақтарының үстінде хромды бояумен (CKS немесе GDC деп аталады) қапталған, ол хромды бетіне тиісінше алюминий оксиді немесе алмаз бөлшектері кіреді. Екі соққылы қозғалтқыштарда порттардың құрылысы да портының сақиналарының қызмет ету мерзіміне байланысты маңызды фактор болып табылады.