رینگ های پیستون براساس عملکرد و قابلیت استفاده، تولید و طبقه بندی می شوند. استفاده اولیه از رینگ پیستون برای آب بندی محفظه (جایی که پیستون در حال حرکت است) است که می تواند محفظه احتراق دو زمانه یا موتور ۴ زمانه باشد.
رینگ پیستون یک قطعه ضروری پیستون است و تعداد و عملکرد آن بسته به نوع و ظرفیت موتور متفاوت است.
در موتورهای بزرگ ۲ زمانه از رینگ های پیستونی نوع تراکمی برای آب بندی محفظه احتراق استفاده می شود و حلقه های برف پاک کن در زیر آنها نصب می شود تا رسوبات را از آستر پاک کرده و روغن را روی سطح آستر پخش کند.
طرز کار پیستون
فهرست مطالب
همانگونه که ذکر شد پیستون اولین قطعه متحرک موتور است که باعث میشود تا انرژی آزاد شده از احتراق سوخت در دسترس قرار بگیرد. بدین منظور پیستون با حرکات خود ابتدا باعث ورود هوا و یا مخلوط هوا و سوخت به داخل سیلندر میشود (در هنگام حرکت به سمت پایین) ، سپس باعث فشرده شدن مخلوط مذکور میگردد و در ضمن به نحو رضایت بخشی از نشت کردن گازها جلوگیری میکند (در هنگام حرکت رو به بالا) ، پس از عمل احتراق انرژی آزاد شده توسط پیستون جذب شده و با کمک شاتون به میل لنگ منتقل میگردد. و در نهایت پیستون باعث بیرون راندن گازهای ناشی از احتراق از محفظه سیلندرمی گردد.
از پیستون درساختمان موتورهای احتراق خارجی و موتورهای رفت و برگشتی استفاده میشود
انواع رینگ
رینگ‌های پیستونی که معمولاً در موتورهای کوچک استفاده می‌شوند عبارتند از رینگ فشرده‌سازی، رینگ برف پاک کن و رینگ روغن. رینگ تراکمی رینگ پیستون است که در نزدیکترین شیار رینگ به سر پیستون قرار دارد. حلقه فشرده سازی محفظه احتراق را ازهرگونه نشتی در طول فرآیند احتراق می پوشاند. هنگامی که مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود، فشار ناشی از گازهای احتراق به سر پیستون وارد می شود و پیستون را به سمت میل لنگ مجبور می کند. گازهای تحت فشار از طریق شکاف بین دیواره سیلندر و پیستون و وارد شیار رینگ پیستون می شوند. فشار گاز احتراق، رینگ پیستون را در مقابل دیواره سیلندر وادار می کند تا آب بندی ایجاد کند. فشار اعمال شده به رینگ پیستون تقریباً متناسب با فشار گاز احتراق است.
رینگ روغن رینگی است که در نزدیکترین شیاررینگ به میل لنگ قرار دارد. رینگ روغن برای پاک کردن روغن اضافی از دیواره سیلندردرحین حرکت پیستون استفاده می شود. روغن اضافی از طریق دهانه های حلقه به مخزن روغن در بلوک موتور بازگردانده می شود. موتورهای چرخه دو زمانه نیازی به رینگ روغن ندارند زیرا روغن کاری با مخلوط کردن روغن در بنزین تامین می شود و نیازی به مخزن روغن نیست.
در شکل زیر شکاف رینگ پیستون را ملاحظه می کنید
رینگ پیستون در یک شیارماشین کاری شده قرارمی گیرد، به گونه ای که رینگ در دمای قابل قبولی کار می کند. اگرحلقه‌ها خیلی زیاد نصب شوند، دمای بالا به سرعت روغن را می‌سوزاند و حلقه‌ها در شیارهای خود گیر می‌کنند. رینگ پیستون باید آزاد باشد تا در شیار خود حرکت کند، بنابراین، فاصله لازم است. فاصله حلقه ها در شکل زیر نشان داده شده است.
فیلردهانه رینگ
- اجازه می دهد تا فشار در پشت رینگ ایجاد شود
- اجازه می دهد تا روغن در شیار جریان یابد
این ممکن است فاصله شکاف نیز نامیده شود و برای سازگاری با انبساط حلقه در حین گرم شدن لازم است.
فاصله کم فیلردهانه رینگ
حلقه در شیار می چسبد. این باعث آب بندی ضعیف و ضربه احتمالی می شود که روغن را می سوزاند و باعث خراش می شود. فشار ناکافی گاز در پشت رینگ روی آب بندی تاثیر می گذارد.
فاصله زیاد فیلر دهانه رینگ
بال زدن حلقه و شکستگی احتمالی
نشت بیش از حد گاز
رینگ های پیستون در یک محیط سخت و خشن کار می کنند. بار در حال نوسان است و در نقطه بالا، حلقه ها در کمترین سرعت و بالاترین دما قرار دارند. حلقه ها باید محصولات خورنده احتراق را تحمل کنند. بنابراین رینگ های پیستون باید دارای استحکام کششی بالایی برای مقاومت در برابر شکستگی باشند، همراه با خواص ضد خوردگی خوب. حلقه ها همچنین باید کشش را درفشارهای احتراق کمترحفظ کنند و با مواد سیلندر سازگار باشند.
انواع و عملکرد رینگ های پیستون
حلقه کمپرسی
حلقه کمپرسی بالا یا نزدیکترین حلقه به گازهای احتراق است و در معرض بیشترین خوردگی شیمیایی و بالاترین دمای کاری قرار دارد. رینگ تراکم ۷۰ درصد گرمای محفظه احتراق را از پیستون به دیواره سیلندرمنتقل می کند. اکثر موتورهای بریگز و استراتن از حلقه های تراکمی با نمای مخروطی یا بشکه ای استفاده می کنند. رینگ تراکمی با روکش مخروطی یک رینگ پیستونی است که دارای زاویه مخروطی تقریباً ۱ درجه در سطح در حال اجرا است. این مخروطی یک عمل پاک کردن ملایم را برای جلوگیری از رسیدن روغن اضافی به محفظه احتراق فراهم می کند.
حلقه کمپرسی بشکه ای که دارای یک سطح منحنی در حال حرکت است تا روانکاری ثابت رینگ پیستون و دیواره سیلندر را فراهم کند. این همچنین یک اثر گوه ای برای بهینه سازی توزیع روغن درتمام طول حرکت پیستون ایجاد می کند. علاوه بر این، سطح درحال اجرا خمیده احتمال شکسته شدن لایه روغن به دلیل فشار بیش از حد درلبه رینگ یا شیب بیش ازحد پیستون در حین کار را کاهش داد.
رینگ روغنی
یک رینگ روغنی شامل دو ریل نازک یا سطح در حال اجرا است. سوراخ ها یا شکاف هایی که در مرکز شعاعی رینگ بریده شده اند، اجازه می دهد تا روغن اضافی به کارتل برگردد. رینگ های روغنی می توانند یک تکه یا دو تکه باشند. برای افزایش فشار تماس بین رینگ و سطح سیلندر، رینگ ها می‌توانند دارای لبه‌های پخ‌دار در دو طرف بیرونی زمین یا رو به اتاق احتراق باشند تا از طریق بهبود خراش دادن روغن از سوراخ، مصرف روغن را کاهش دهند.
رینگ های کنترل روغن دو تکه ازیک حلقه چدنی یا فولادی پروفیلی و یک فنرمارپیچ که ازفولاد مقاوم دربرابرحرارت ساخته شده است تا در اطراف کل دوررینگ برای حفظ فشار و تماس عمل کند.
برخی ازرینگ های روغن روی قطعه ازیک منبسط کننده فنری برای اعمال فشار شعاعی اضافی به رینگ پیستون استفاده می کنند. این باعث افزایش فشار واحد (مقدار اندازه گیری نیرو و اندازه سطح در حال اجرا) اعمال شده در دیواره سیلندر می شود.
رینگ روغنی بالاترین فشار ذاتی را در بین سه رینگ روی پیستون دارد. برخی ازموتورها ازیک رینگ روغنی تکه درختی متشکل ازدوریل و یک منبسط کننده استفاده می کنند. رینگ های روغنی درهرطرف منبسط کننده قرار دارند. منبسط کننده معمولاً شامل چندین شیار یا پنجره برای بازگشت روغن به شیار رینگ پیستون است. رینگ روغنی از فشارذاتی رینگ پیستون، فشار منبسط کننده و فشار واحد بالا که توسط سطح کوچک درریل های نازک ایجاد می شود، استفاده می کند.
مواد (جنس) رینگ پیستون
پیستون به عنوان انتهای متحرک محفظه احتراق عمل می کند وباید دربرابر نوسانات فشار، تنش حرارتی و بارمکانیکی مقاومت کند. مواد و طراحی پیستون به دوام وعملکرد کلی موتورکمک می کند. بیشتر پیستون ها از آلیاژ آلومینیوم ریخته گری دایک یا گرانشی ساخته می شوند. آلیاژ آلومینیوم ریخته گری سبک وزن است و یکپارچگی ساختاری خوب و هزینه های ساخت پایین دارد. وزن سبک آلومینیوم جرم کلی و نیروی لازم برای راه اندازی وحفظ شتاب پیستون را کاهش می دهد. این به پیستون اجازه می دهد تا از نیروی تولید شده توسط احتراق، برای تامین انرژی، مورد نیاز استفاده کند. طراحی های پیستون براساس مزایا ومصالحه برای عملکرد بهینه موتوراست.
یکی از برجسته ترین مواد مورد استفاده درساخت رینگ پیستون چدن است. این به این دلیل است که حاوی گرافیت به شکل لایه ای است که خود به عنوان روان کننده عمل می کند و به حرکت لغزشی بین حلقه ها و آستر کمک می کند.
با توجه به اینکه عملکرد این رینگ‌ها با یکدیگر تفاوت دارد، آلیاژهای روی رینگ نیز بسته به نوع آن متفاوت است.
رایج ترین شکل چدن آلیاژی کروم، مولیبدن، وانادیم، تیتانیوم، نیکل و مس است. مواد رینگ پیستون سخت ترازآستر سیلندراست تا حداکثرعمررا فراهم کند.
وظایف رینگ پیستون
- از وظایف دیگر رینگ میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
- کاهش سطح تماس میان پیستون و جداره سیلندرتا حد ممکن
- جلوگیری ازاصطکاک و ممانعت از فرسودگی بیش از حد
- کنترل روغن و روغن کاری درفاصله بین دیواره سیلندروپیستون
- آب بندی محفظه احتراق و جلوگیری از نشت گاز ازاطراف پیستون
- جمع آوری و پاک کردن روغن از جداره سیلندر و جلوگیری از ورود آن به محفظه احتراق
- انتقال گرما از پیستون به جداره سیلندر که دمای پایین تری دارد.
عوامل فرسوده شدن زودتر از موعد رینگ
۱-فشارآوردن بیش ازحد به موتور
۲-استفاده ازروغن نامناسب یا غیر استاندارد
۳-گرم کردن موتوروچسبیدن رینگ به پیستون
علائم خراب شدن رینگ
۱-از مهم‌ترین نشانه‌های خراب شدن رینگ میتوان به روغن سوزی اشاره کرد. در این حالت با رد کردن روغن و رسیدن آن به بالای پیستون در زمان احتراق روغن نیز می‌سوزد و به شکل دود آبی رنگ از اگزوز خارج میشود و موتور در فواصل زمانی کوتاه روغن کم میکند.
برای کسب اطلاعات بیشتر و گرفتن مشاوره تخصصی می توانید از طریق راههای ارتباطی موجود تماس گرفته و از متخصصین شرکت راهنمایی بگیرید.
