Un pistone è un disco o un cilindro corto che si inserisce strettamente all'interno del cilindro del motore in cui si muove su e giù contro un liquido o un gas, utilizzato in un motore a combustione interna per derivare il movimento o in una pompa per impartire movimento.
Un pistone è un componente di motori alternativi, pompe alternative, compressori di gas, cilindri idraulici e cilindri pneumatici, tra gli altri meccanismi simili. È l'elemento mobile racchiuso in un cilindro e reso a tenuta di gas da fasce elastiche.
In un motore, il suo scopo è trasferire la forza dal gas in espansione nel cilindro all'albero a gomiti tramite un'asta del pistone e/o una biella.
Nei motori per auto a quattro tempi (motori a benzina e diesel), i processi di aspirazione, compressione, combustione e scarico avvengono sopra il pistone nella testata, il che costringe il pistone a muoversi su e giù (o dentro e fuori in una posizione piana motore). all'interno del cilindro e facendo ruotare l'albero motore.
In una pompa, la funzione è invertita e la forza viene trasferita dall'albero motore al pistone allo scopo di comprimere o espellere il fluido nel cilindro. In alcuni motori, il pistone funge anche da valvola coprendo e scoprendo le porte del cilindro.
I componenti del motore devono essere resistenti per la longevità e leggeri per migliorare l'efficienza.
Di conseguenza, i pistoni sono solitamente realizzati in una lega di alluminio, ma le fasce elastiche (di solito comprendenti, dall'alto verso il basso, un anello di compressione, un anello del raschiatore e un anello dell'olio) sono realizzate in ghisa o acciaio.
L'anello dell'olio pulisce l'olio dalla parete del cilindro quando il pistone è in movimento, ma nel tempo esso e gli altri anelli possono usurarsi, consentendo all'olio dal basamento di spostarsi nella camera di combustione.
L'eccessivo consumo di olio e il fumo bianco dai terminali di scarico indicano l'usura delle fasce elastiche.
I motori a combustione interna possono funzionare con un solo cilindro, e quindi un pistone (motociclette e tosaerba a benzina) o fino a 12, ma la maggior parte delle automobili ne ha quattro o sei.
I motori radiali, comunemente usati negli aerei ad elica, hanno un numero dispari di cilindri e pistoni per un funzionamento più fluido.
I pistoni sono presenti anche nei motori a combustione esterna, altrimenti noti come motori a vapore, in cui l'acqua viene riscaldata in una caldaia e il vapore risultante viene utilizzato per azionare una coppia di pistoni (tipicamente) in cilindri esterni, che quindi azionano le ruote. I motori rotativi non hanno cilindri o pistoni.
Il pistone, in quanto parte mobile della camera di combustione, ha il compito di convertire questa energia rilasciata in lavoro meccanico. La struttura di base del pistone è un cilindro cavo, chiuso su un lato, con i segmenti cielo del pistone con cinghia anulare, boccola spinotto e mantello.
Parti principali di un pistone e loro funzioni:
Le fasce elastiche mantengono la compressione del gas tra il pistone e la parete del cilindro. Le fasce elastiche sigillano il cilindro in modo che il gas di combustione generato al momento dell'accensione non fuoriesca nell'apertura tra il pistone e il cilindro.
Di solito ci sono 3 tipi di fasce elastiche in un tipico motore di un'auto:
ALTRO: Che cos'è l'anello del pistone?
Il mantello di un pistone si riferisce al materiale cilindrico montato sulla sezione rotonda di un pistone. La parte è solitamente realizzata in ghisa grazie alla sua eccellente resistenza all'usura e alle proprietà autolubrificanti. Il mantello contiene le scanalature per il montaggio dell'anello dell'olio del pistone e degli anelli di compressione. Le gonne dei pistoni sono disponibili in diversi design per soddisfare applicazioni specifiche.
Esistono due tipi principali di gonne del pistone:
Lo spinotto del pistone è anche noto come spinotto o spinotto, che veniva utilizzato per collegare il pistone alla biella e fornisce un cuscinetto su cui la biella può ruotare mentre il pistone si muove.
Nei primissimi modelli di motori, compresi quelli azionati a vapore, e molti motori fissi o marini molto grandi, il perno del perno si trova in una traversa scorrevole che si collega al pistone tramite un'asta.
Lo spinotto è tipicamente un'asta cava corta forgiata realizzata in una lega di acciaio ad alta resistenza e durezza che può essere fisicamente separata sia dalla biella che dal pistone o dalla traversa.
Il design dello spinotto del pistone, specialmente nei motori automobilistici piccoli e ad alto numero di giri, è impegnativo. Lo spinotto del pistone deve funzionare ad alcune delle temperature più elevate incontrate nel motore e la sua posizione rende difficile la lubrificazione pur rimanendo piccolo e leggero per adattarsi al diametro del pistone e non aumentare indebitamente la massa del pistone.
I requisiti di leggerezza e compattezza richiedono uno stelo di piccolo diametro soggetto a carichi di taglio e flessione elevati e che presenti alcuni dei carichi di compressione più elevati di qualsiasi altro cuscinetto nell'intero motore.
Per ovviare a questi problemi, i materiali con cui è realizzato lo spinotto e il modo in cui è realizzato sono tra i più sofisticati di tutti i componenti meccanici presenti nei motori a combustione interna.
Questi danno origine ai seguenti tipi di pin.
È anche noto come corona del pistone o cupola, la testa di un pistone è la sua sommità. È la parte che viene a contatto con i gas di combustione. Questo lo riscalda a temperature estremamente elevate. Per prevenire la fusione, le parti della testa del pistone sono realizzate con leghe speciali, comprese le leghe di acciaio.
Una testa del pistone è solitamente costruita con canali e cavità. Questo aiuta a creare un vortice che migliora la combustione. Diversi tipi di teste dei pistoni vengono utilizzati in diversi motori. I motivi delle differenze variano. Il design preferito della testa del pistone dipende da molti fattori, come le prestazioni previste e il tipo di motore.
Una biella chiamata anche biella, è la parte di un motore a pistoni che collega il pistone all'albero motore. Insieme alla manovella, la biella converte il movimento alternativo del pistone nella rotazione dell'albero motore.
ALTRO: Cos'è la biella?
I cuscinetti sono parti del pistone che si trovano nei punti in cui si verifica la rotazione cardine. Questi sono solitamente pezzi di metallo semicircolari che si adattano ai fori su questi punti. I cuscinetti del pistone includono le coppe all'estremità grande dove l'asta è collegata all'albero motore. Ci sono anche cuscinetti sull'estremità piccola dove lo stelo si collega al pistone.
I cuscinetti dei pistoni sono generalmente realizzati con metalli compositi come rame piombo, alluminio silicio e altri. I cuscinetti sono spesso rivestiti per migliorare la durezza e per sostenere il carico dei movimenti del pistone e della biella.
Esistono tre tipi di pistoni, ciascuno chiamato per la sua forma:parte superiore piatta, cupola e piatto.
Per quanto semplice possa sembrare, un pistone flat-top ha un flat top. I pistoni flat-top hanno la minima quantità di spazio superficiale; questo consente loro di creare la massima forza. Questo tipo di pistone è ideale per creare una combustione efficiente.
I pistoni flat-top creano la distribuzione della fiamma più uniforme. La difficoltà che ne deriva è che può creare troppa compressione per camere di combustione più piccole.
I pistoni del piatto presentano i meno problemi per gli ingegneri. Ciò è più dovuto al luogo in cui vengono utilizzati che a qualsiasi proprietà che detengono loro stessi.
Hanno la forma di un piatto con i bordi esterni leggermente arricciati. Tipicamente, i pistoni a disco vengono utilizzati in applicazioni potenziate che non richiedono un albero a camme ad alto sollevamento o un rapporto di compressione elevato.
Contrariamente al concetto dei pistoni della parabola, questi ribollono nel mezzo come la parte superiore di uno stadio. Questo viene fatto per aumentare la superficie disponibile sulla parte superiore del pistone. Più superficie significa meno compressione.
Mentre una maggiore compressione significa che viene generata più forza, esiste un limite superiore a ciò che ciascuna camera di combustione può gestire. Riducendo il tasso di compressione in questo modo si evita essenzialmente che il motore si spezzi da solo.
È solo uno strumento per limitare la quantità di forza generata a ciò che il motore è in grado di gestire in sicurezza.
Se sei solo all'inizio, questo è solo l'inizio. Non puoi capire l'intero puzzle senza mettere i pezzi nel contesto l'uno con l'altro.
Quindi, mentre questo spiega cosa fanno i pistoni e in che modo le differenze di forma contano, deve essere compreso nel contesto dell'intero motore per avere un quadro completo. Continua a studiare e sarai sulla buona strada.
Di seguito sono riportati i tipi di pistoni:
I pistoni del tronco sono lunghi rispetto al loro diametro. Fungono sia da pistone che da traversa cilindrica. Poiché la biella è angolata per gran parte della sua rotazione, c'è anche una forza laterale che reagisce lungo il lato del pistone contro la parete del cilindro. Un pistone più lungo aiuta a sostenere questo.
I pistoni del tronco sono stati un progetto comune di pistoni sin dai primi giorni del motore a combustione interna alternativo. Sono stati utilizzati sia per motori a benzina che diesel, sebbene i motori ad alta velocità abbiano ora adottato il pistone antisaltellamento più leggero.
Una caratteristica della maggior parte dei pistoni del tronco, in particolare per i motori diesel, è che hanno una scanalatura per un anello dell'olio sotto lo spinotto, oltre agli anelli tra lo spinotto e la corona.
Il nome "pistone tronco" deriva da "motore tronco", uno dei primi progetti del motore a vapore marino.
Per renderli più compatti, hanno evitato la solita biella del pistone del motore a vapore con una traversa separata e sono stati invece il primo progetto di motore a posizionare lo spinotto direttamente all'interno del pistone.
Altrimenti, questi pistoni del motore del tronco somigliavano poco al pistone del tronco; erano di diametro estremamente grande ea doppio effetto. Il loro "tronco" era uno stretto cilindro montato al centro del pistone.
I grandi motori diesel a bassa velocità possono richiedere un supporto aggiuntivo per le forze laterali sul pistone. Questi motori utilizzano tipicamente pistoni a croce.
Il pistone principale ha una grande asta del pistone che si estende verso il basso dal pistone a quello che è effettivamente un secondo pistone di diametro inferiore. Il pistone principale è responsabile della tenuta del gas e trasporta le fasce elastiche.
Il pistone più piccolo è puramente una guida meccanica. Funziona all'interno di un piccolo cilindro come guida del tronco e porta anche lo spinotto.
La lubrificazione della traversa presenta vantaggi rispetto al pistone del tronco in quanto il suo olio lubrificante non è soggetto al calore di combustione:l'olio non è contaminato da particelle di fuliggine di combustione, non si decompone a causa del calore e un olio più sottile e meno viscoso può essere usato.
L'attrito sia del pistone che della traversa forse solo la metà di quello per un pistone del tronco. A causa del peso aggiuntivo di questi pistoni, non vengono utilizzati per motori ad alta velocità.
Un pistone antisaltellamento è un pistone per un motore a benzina che è stato ridotto il più possibile in termini di dimensioni e peso.
Nel caso estremo, sono ridotti al cielo del pistone, supporto per le fasce elastiche e quanto basta del mantello del pistone rimanente per lasciare due zone in modo da impedire al pistone di oscillare nell'alesaggio.
I lati della gonna del pistone attorno allo spinotto sono ridotti rispetto alla parete del cilindro.
Lo scopo è principalmente quello di ridurre la massa alternata, rendendo così più facile bilanciare il motore e quindi consentire regimi elevati. Nelle applicazioni da corsa, le gonne dei pistoni della pantofola possono essere configurate per garantire un'estrema leggerezza pur mantenendo la rigidità e la resistenza di una gonna completa.
L'inerzia ridotta migliora anche l'efficienza meccanica del motore:le forze richieste per accelerare e decelerare le parti alternative provocano un maggiore attrito del pistone con la parete del cilindro rispetto alla pressione del fluido sulla testa del pistone.
Un vantaggio secondario può essere una certa riduzione dell'attrito con la parete del cilindro, poiché l'area del mantello, che scorre su e giù nel cilindro, è ridotta della metà. Tuttavia, la maggior parte dell'attrito è dovuta all'anello del pistone, che sono le parti che effettivamente si adattano meglio al foro e alle superfici di appoggio del perno, e quindi il vantaggio è ridotto.
I pistoni deflettori sono utilizzati nei motori a due tempi con compressione del basamento, dove il flusso di gas all'interno del cilindro deve essere diretto con attenzione per fornire un efficiente lavaggio.
Con il lavaggio incrociato, le porte di trasferimento (ingresso al cilindro) e di scarico si trovano sui lati direttamente affacciati della parete del cilindro.
Per evitare che la miscela in entrata passi direttamente da una luce all'altra, il pistone ha una nervatura rialzata sulla sua corona. Questo ha lo scopo di deviare la miscela in entrata verso l'alto, attorno alla camera di combustione.
Molti sforzi e molti diversi design della corona del pistone sono stati dedicati allo sviluppo di un migliore scavenging. Le corone si sviluppavano da una semplice nervatura a un grande rigonfiamento asimmetrico, di solito con una faccia ripida sul lato di ingresso e una curva dolce sullo scarico.
Nonostante ciò, il cross scavenging non è mai stato così efficace come sperato. La maggior parte dei motori oggi utilizza invece il porting di Schnoodle. Questo posiziona una coppia di porte di trasferimento ai lati del cilindro e incoraggia il flusso del gas a ruotare attorno a un asse verticale, piuttosto che a un asse orizzontale.
Nei motori da corsa, la forza e la rigidità del pistone sono in genere molto superiori a quelle del motore di un'autovettura, mentre il peso è molto inferiore, per raggiungere l'alto numero di giri del motore necessario nelle corse.
I compiti più importanti che i pistoni devono svolgere sono:
All'aumentare della potenza specifica del motore, aumentano contemporaneamente anche i requisiti sul pistone.
L'applicazione principale dei pistoni è:
I principali vantaggi dei pistoni sono:
I principali svantaggi dei pistoni sono:
Un pistone è un componente di motori alternativi, pompe alternative, compressori di gas, cilindri idraulici e cilindri pneumatici, tra gli altri meccanismi simili. È l'elemento mobile che è contenuto da un cilindro ed è reso a tenuta di gas da fasce elastiche.
Parti principali di un pistone:
Esistono tre tipi di pistoni, ciascuno chiamato per la sua forma:parte superiore piatta, cupola e piatto.
Un pistone è il cuore di un motore alternativo. È costituito da un pezzo di metallo circolare mobile con fasce elastiche per ottenere una tenuta ermetica una volta installato all'interno del cilindro del motore. Il pistone è fissato tramite un pistone/spinotto a una biella, che a sua volta è collegata all'albero motore.
Nei motori per auto a quattro tempi (benzina e diesel), il processo di aspirazione, compressione, combustione e scarico avviene sopra il pistone nella testata, il che costringe il pistone a muoversi su e giù (o dentro e fuori in un motore piatto ) all'interno del cilindro, provocando così la rotazione dell'albero motore.
Un pistone è un disco mobile racchiuso in un cilindro reso a tenuta di gas da fasce elastiche. Il disco si muove all'interno del cilindro quando un liquido o un gas all'interno del cilindro si espande e si contrae. Un pistone aiuta a trasformare l'energia termica in lavoro meccanico e viceversa.
Una delle funzioni primarie del pistone e delle fasce elastiche è quella di sigillare la camera di combustione pressurizzata dal basamento. A causa del gioco tra pistone e cilindro, i gas di combustione (blow-by) possono entrare nel basamento durante la sequenza di movimento cinematico.
Il pistone è fissato tramite un perno da polso a una biella, che a sua volta è collegata all'albero a gomiti, e insieme trasformano il movimento su e giù (alternativo) in un movimento circolare (rotativo) per azionare le ruote. L'esplosione risultante spinge il pistone verso il basso, creando gas di scarico.
Esistono tre tipi di pistoni, ciascuno chiamato per la sua forma:parte superiore piatta, cupola e piatto.
Componenti principali di un motore a combustione interna. I cilindri sono inoltre dotati di valvole che immettono aria e carburante e consentono la fuoriuscita dello scarico. Il carburante all'interno del motore viene acceso con le candele e questa combustione alimenta il movimento dei pistoni.
Il pistone è una parte essenziale del motore a combustione interna che è fondamentale per convertire il carburante che usi per fare il pieno della tua auto in energia per far avanzare l'auto. È un componente mobile che viene utilizzato per trasferire la forza dal gas che si espande nei cilindri all'albero motore per far girare le ruote.
Le funzioni del pistone sono le seguenti:
Le crepe nella parte superiore di un pistone (corona) nei motori a benzina sono solitamente il risultato di un'eccessiva pressione di combustione causata da un'eccessiva compressione o da una fasatura dell'accensione troppo avanzata. Le continue variazioni drastiche della temperatura di combustione provocano alla fine crepe termiche del cielo del pistone.
I pistoni sono una delle parti più importanti di un motore perché sono i meccanismi che contengono l'energia del motore. I pistoni si trovano nel blocco cilindri. Il numero di cilindri in un motore può variare. All'interno del cilindro viene iniettata una miscela di carburante e aria attraverso la valvola di aspirazione.
I pistoni sono realizzati in acciaio a basso tenore di carbonio o leghe di alluminio. Il pistone è soggetto a calore elevato, inerzia, vibrazioni e attrito. Gli acciai al carbonio riducono al minimo gli effetti dell'espansione termica differenziale tra le pareti del pistone e del cilindro.
I valori tipici sono compresi tra 500 giri/min e 7000 giri/min. Poiché ogni cilindro deve salire e scendere una volta per ogni giro, ovviamente si muovono più velocemente quando si preme il pedale dell'acceleratore più in basso.
Un tipico motore di un'auto gira al minimo a circa 700 giri / min e a circa 7.000 giri / min. Ciò equivale a un pistone che sale e scende circa 12 volte al secondo al minimo e 120 volte al secondo alla linea rossa.
L'albero a camme controlla l'apertura e la chiusura delle valvole. Il distributore fa scintillare le candele, che accende la miscela aria-carburante. L'esplosione risultante costringe un pistone a scendere, il che a sua volta fa ruotare l'albero motore.
Il danno al pistone o l'usura del pistone è una delle principali cause di guasto del motore. Ne deriva una perdita di compressione, un aumento delle emissioni, una fuoriuscita di gas dalla camera di combustione e una perdita di lubrificazione. Quando il danno riguarda le fasce elastiche, può significare che l'olio si fa strada nella camera di combustione.
