حلقات المكبس لأجزاء الطاقة الميكانيكية

حلقة المكبس عبارة عن حلقة معدنية تستخدم لتناسب أخدود المكبس. هناك نوعان من حلقات المكبس: حلقات الضغط وحلقات الزيت. يمكن استخدام حلقة الضغط لإغلاق الخليط القابل للاحتراق في غرفة الاحتراق؛ يتم استخدام حلقة الزيت لكشط الزيت الزائد من الاسطوانة.

حلقة المكبس عبارة عن حلقة معدنية مرنة ذات تشوه كبير في التمدد الخارجي، والتي يتم تجميعها في الأخدود الدائري المقابل للمقطع العرضي. تشكل حلقة المكبس الترددية والدوارة، التي تعتمد على فرق الضغط للغاز أو السائل، حاجزًا بين السطح الدائري الخارجي للحلقة والأسطوانة، بالإضافة إلى جانب واحد من الحلقة وأخدود الحلقة

تستخدم حلقات المكبس على نطاق واسع في مختلف آلات الطاقة، مثل المحركات البخارية، ومحركات الديزل، ومحركات البنزين، والضواغط، والمكابس الهيدروليكية، وما إلى ذلك. وتستخدم على نطاق واسع في السيارات، والقطارات، والسفن، واليخوت، وما إلى ذلك. بشكل عام، يتم تثبيت حلقة المكبس في أخدود المكبس، وتشكل حجرة بها مكونات مثل المكبس، وبطانة الأسطوانة، ورأس الأسطوانة للقيام بالشغل.

حلقة المكبس هي المكون الأساسي داخل محرك الوقود، والتي، مع الأسطوانة، والمكبس، وجدار الأسطوانة، وما إلى ذلك، تكمل إغلاق غاز الوقود. هناك نوعان من محركات السيارات شائعة الاستخدام: محركات الديزل والبنزين. نظرًا لاختلاف أداء الوقود، فإن حلقات المكبس المستخدمة مختلفة أيضًا. تم تشكيل حلقات المكبس المبكرة عن طريق الصب، ولكن مع تقدم التكنولوجيا، ولدت حلقات المكبس الفولاذية عالية الطاقة. مع التحسين المستمر لوظيفة المحرك والمتطلبات البيئية، تم تطبيق العديد من المعالجات السطحية المتقدمة، مثل الرش الحراري، والطلاء الكهربائي، والطلاء بالكروم، ونيترة الغاز، والترسيب الفيزيائي، وطلاء السطح، ومعالجة فوسفات سلسلة الزنك والمنغنيز، وما إلى ذلك، مما أدى إلى تحسين الوظيفة بشكل كبير من حلقات المكبس.

يتضمن دور حلقات المكبس أربع وظائف: الختم، وضبط الزيت (التحكم في الزيت)، وتوصيل الحرارة (نقل الحرارة)، والتوجيه (الدعم). الختم: يشير إلى إغلاق الغاز، ومنع تسرب الغاز من غرفة الاحتراق إلى علبة المرافق، والتحكم في كمية تسرب الغاز إلى الحد الأدنى، وتحسين الكفاءة الحرارية. لا يؤدي التسرب إلى تقليل قوة المحرك فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تدهور الزيت، وهي المهمة الرئيسية لحلقة الغاز؛ ضبط زيت المحرك (التحكم في الزيت): قم بإزالة زيت التشحيم الزائد من جدار الأسطوانة، مع ترك طبقة زيت رقيقة على جدار الأسطوانة لضمان التشحيم الطبيعي للأسطوانة والمكبس والحلقة. هذه هي المهمة الرئيسية للحلقة النفطية. في المحركات الحديثة عالية السرعة، يتم إيلاء اهتمام خاص لدور حلقات المكبس في التحكم في طبقة الزيت؛ التوصيل الحراري: يتم نقل الحرارة من المكبس إلى بطانة الأسطوانة من خلال حلقات المكبس، والتي تلعب دور التبريد. وفقًا للبيانات الموثوقة، تتبدد 70-80% من الحرارة التي يتلقاها تاج المكبس في المكابس غير المبردة من خلال حلقات المكبس وتنتقل إلى جدار الأسطوانة، بينما تكون 30-40% من الحرارة في المكابس المبردة تتبدد من خلال حلقات المكبس وتنتقل إلى جدار الاسطوانة. الدعم: حلقة المكبس تحافظ على المكبس في الاسطوانة، وتمنع الاتصال المباشر بين المكبس وجدار الاسطوانة، مما يضمن حركة سلسة للمكبس، ويقلل من مقاومة الاحتكاك، ويمنع المكبس من ضرب الاسطوانة. يستخدم مكبس محرك البنزين النموذجي حلقتين غاز وحلقة زيت واحدة، بينما يستخدم مكبس محرك الديزل عادة حلقتين زيت وحلقة غاز واحدة

تشمل القوى المؤثرة على حلقة المكبس ضغط الغاز، والقوة المرنة للحلقة نفسها، وقوة القصور الذاتي للحركة الترددية للحلقة، وقوة الاحتكاك بين الحلقة والأسطوانة والأخدود. نتيجة لعمل هذه القوى، ستولد الحلقة حركات أساسية مثل الحركة المحورية، والحركة الشعاعية، والحركة الدورانية. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لخصائص حركتها، فإن حلقة المكبس تكون مصحوبة حتمًا بحركة غير منتظمة، مما يؤدي إلى اهتزاز عائم ومحوري، وحركة واهتزازات شعاعية غير منتظمة، وحركة ملتوية، وما إلى ذلك بسبب حركة غير منتظمة محورية. غالبًا ما تعيق هذه الحركات غير المنتظمة حلقات المكبس من العمل بشكل صحيح. عند تصميم حلقات المكبس، من المهم الاستفادة الكاملة من الحركة المفضلة والتحكم في الجانب السلبي.

يتم نقل الحرارة العالية الناتجة عن الاحتراق إلى جدار الأسطوانة من خلال حلقات المكبس، والتي يمكنها تبريد المكبس. يمكن أن تصل الحرارة المتبددة نحو جدار الأسطوانة من خلال حلقة المكبس بشكل عام إلى 30-40% من الحرارة التي يتحملها الجزء العلوي من المكبس.

الوظيفة الأولى لحلقات المكبس هي الحفاظ على الختم بين المكبس وجدار الأسطوانة، والتحكم في تسرب الهواء إلى الحد الأدنى. تتحمل حلقة الغاز هذه الوظيفة بشكل أساسي، مما يعني أنه تحت أي ظروف تشغيل، يجب التحكم في تسرب الهواء المضغوط والغاز في المحرك إلى الحد الأدنى لتحسين الكفاءة الحرارية؛ منع الاسطوانة إلى المكبس أو الاسطوانة إلى التشويش الناجم عن تسرب الهواء. منع الأعطال الناجمة عن تدهور زيت التشحيم، الخ.

الوظيفة الثانية لحلقة المكبس هي التخلص بشكل مناسب من زيت التشحيم المتصل بجدار الأسطوانة والحفاظ على الاستهلاك الطبيعي للوقود. عند توفير كمية كبيرة جدًا من زيت التشحيم، سيتم امتصاصه إلى غرفة الاحتراق، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الوقود، كما أن رواسب الكربون الناتجة عن الاحتراق لها تأثير سلبي للغاية على أداء المحرك.

نظرًا لكون المكبس أصغر قليلاً من القطر الداخلي للأسطوانة، بدون حلقة المكبس، يكون المكبس غير مستقر في الأسطوانة ولا يمكنه التحرك بحرية. وفي الوقت نفسه، تمنع الحلقة أيضًا الاتصال المباشر بين المكبس والأسطوانة، مما يوفر الدعم. لذلك، تتحرك حلقة المكبس لأعلى ولأسفل في الأسطوانة، ويكون سطحها المنزلق مدعومًا بالكامل بالحلقة.

مقسمة حسب الهيكل

الهيكل العام: عملية الصب أو التشكيل ككل.

حلقة الجمع: حلقة مكبس مكونة من مكونين أو أكثر مجمعين في أخدود

حلقة الزيت المشقوقة: حلقة زيتية ذات جوانب متوازية، وحلقتي اتصال على الشاطئ، وفتحة عودة الزيت

حلقة زيت الزنبرك الحلزوني المشقوق: تتم إضافة حلقة زيت ذات زنبرك حلزوني إلى حلقة الزيت المشقوقة. يمكن للزنبرك الداعم أن يزيد الضغط النوعي الشعاعي، وتكون قوته على السطح الداخلي للحلقة متساوية. توجد عادة في حلقات محرك الديزل.

حلقة زيتية من شريط فولاذي: حلقة زيتية مكونة من حلقة بطانة وحلقتين مكشطة. يختلف تصميم حلقات البطانة باختلاف مصنع الإنتاج ويوجد بشكل شائع في حلقات محركات البنزين.

شكل القسم

حلقة وجه برميلية، حلقة وجه مخروطية، حلقة ملتوية داخلية مشطوفة، حلقة إسفينية وحلقة شبه منحرفة، حلقة أنف، حلقة كتف خارجية ملتوية، حلقة ملتوية داخلية مشطوفة، حلقة زيتية من مجموعة الشريط الفولاذي، حلقة زيت مشطوفة متقابلة، نفس حلقة زيت مشطوفة، حديد زهر حلقة زيت الربيع اللولبية، حلقة الزيت الفولاذية، إلخ.

مقسمة حسب المواد

الحديد الزهر والصلب

المعالجة السطحية

حلقة النتريد: تصل صلابة طبقة النتريد إلى 950HV أو أعلى، مع مستوى هشاشة يبلغ 1، وتتميز بمقاومة جيدة للتآكل ومقاومة للتآكل. حلقة مطلية بالكروم: الطبقة المطلية بالكروم متبلورة بدقة ومدمجة وناعمة، مع صلابة تزيد عن 850HV ومقاومة ممتازة للتآكل. تساعد الشبكة المتقاطعة من الشقوق الصغيرة على تخزين زيت التشحيم. حلقة الفوسفات: عن طريق المعالجة الكيميائية، يتم تشكيل طبقة الفوسفات على سطح حلقة المكبس، والتي لا تمنع الصدأ على المنتج فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين التشغيل الأولي في أداء الحلقة. حلقة الأكسدة: في ظل درجات الحرارة العالية وظروف عامل الأكسدة القوية، يتم تشكيل طبقة من فيلم الأكسيد على سطح المواد الفولاذية، والتي تتميز بمقاومة التآكل، وتزييت تقليل التآكل، والمظهر الجيد. وPVD، الخ

حسب الوظيفة

تشتمل حلقة المكبس على نوعين: حلقة الغاز وحلقة الزيت. وظيفة حلقة الهواء هي ضمان الختم بين المكبس والأسطوانة. منع كمية كبيرة من الغاز عالي الحرارة والضغط من التسرب إلى علبة المرافق في الأسطوانة، وفي الوقت نفسه، نقل معظم الحرارة من أعلى المكبس إلى جدار الأسطوانة، والتي يتم بعد ذلك نقلها بعيدًا عن طريق تبريد الماء أو الهواء.

تُستخدم حلقات الزيت لكشط الزيت الزائد على جدار الأسطوانة ووضع طبقة زيت موحدة على جدار الأسطوانة. وهذا لا يمنع الزيت من دخول الأسطوانة للاحتراق فحسب، بل يقلل أيضًا من تآكل المكبس وحلقات المكبس والأسطوانة، ويقلل من مقاومة الاحتكاك

تحديد الخير والشر

يجب ألا يحتوي سطح عمل حلقة المكبس على أي خدوش أو خدوش أو تقشير. يجب أن يتمتع السطح الأسطواني الخارجي والأوجه العلوية والسفلية بنعومة معينة، ويجب ألا يتجاوز انحراف الانحناء {{0}}.02-0.04 ملم. يجب ألا يتجاوز مقدار الغرق القياسي للحلقة في الأخدود 0.15-0.25 ملم. يجب أن تتوافق مرونة وخلوص حلقة المكبس مع المواصفات. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي أيضا فحص تسرب الضوء من حلقة المكبس. أي أنه يجب وضع حلقة المكبس بشكل مسطح في الأسطوانة، مع وضع مدفع ضوئي صغير أسفل حلقة المكبس ولوحة تدريع ضوئية موضوعة في الأعلى. بعد ذلك، يجب ملاحظة فجوة تسرب الضوء بين حلقة المكبس وجدار الأسطوانة لتحديد ما إذا كان الاتصال بين حلقة المكبس وجدار الأسطوانة جيدًا. بشكل عام، يجب ألا تتجاوز فجوة التسرب في حلقة المكبس المقاسة بمقياس سمك 0.03 ملم. يجب ألا يتجاوز طول فجوات تسرب الضوء المستمر 1/3 من قطر الأسطوانة، ويجب ألا يتجاوز طول فجوات تسرب الضوء المتعددة 1/3 من قطر الأسطوانة، ويجب ألا يتجاوز الطول الإجمالي لعدة فجوات تسرب الضوء 1/ 2 من قطر الاسطوانة. خلاف ذلك، ينبغي استبدالها.

لوائح وضع العلامات

وفقًا لـ GB/T 1149.1-94، يجب وضع علامة على جميع حلقات المكبس التي تتطلب اتجاه التثبيت على الجانب العلوي، أي الجانب القريب من غرفة الاحتراق. تشتمل الحلقات المميزة على الجانب العلوي على: حلقة مخروطية، وشطب داخلي، وحلقة طاولة القطع الخارجية، وحلقة الأنف، وحلقة الإسفين، وحلقة الزيت مع اتجاه التثبيت المطلوب، جميعها تحمل علامة على الجانب العلوي من الحلقة.

المسائل التي تحتاج إلى الاهتمام

يجب الانتباه عند تركيب حلقات المكبس

(1) يجب تثبيت حلقة المكبس بشكل مسطح في بطانة الأسطوانة، ويجب أن تكون هناك فجوة فتح معينة في الواجهة.

(2) يجب تثبيت حلقة المكبس على المكبس، مع خلوص حافة معين على طول اتجاه الارتفاع في أخدود الحلقة.

(3) يجب تثبيت الحلقة المطلية بالكروم في الموضع الأول، ويجب ألا تواجه الفتحة اتجاه أخدود الدوامة أعلى المكبس.

(4) يجب أن تكون فتحات كل حلقة مكبس متداخلة بمقدار 120 درجة عن بعضها البعض ويجب ألا تواجه فتحة دبوس المكبس.

(5) يجب تركيب حلقة المكبس ذات القسم المخروطي بحيث يكون السطح المخروطي متجهًا لأعلى.

(6) عند تركيب حلقة الالتواء، يجب أن يكون الشطب أو الأخدود متجهًا للأعلى؛ عند تركيب حلقة الالتواء العكسية المخروطية، أبقِ السطح المخروطي متجهًا لأعلى.

(7) عند تثبيت الحلقة المركبة، يجب تثبيت حلقة البطانة المحورية أولاً، ثم يجب تثبيت الحلقة المسطحة وحلقة الشكل الموجي. قم بتركيب حلقة مسطحة في أعلى وأسفل حلقة الشكل الموجي، ويجب أن تكون فتحات كل حلقة متداخلة مع بعضها البعض.

وظيفة المواد

مقاومة التآكل، تخزين الزيت، الصلابة، مقاومة التآكل، القوة، مقاومة الحرارة، المرونة، أداء القطع

من بينها، مقاومة التآكل والمرونة لها أهمية خاصة. تشتمل المواد المستخدمة في حلقات المكبس لمحركات الديزل عالية الطاقة بشكل أساسي على الحديد الزهر الرمادي، والحديد المرن، وسبائك الحديد الزهر، وحديد الزهر الدودي من الجرافيت

تجميع مجموعة قضيب توصيل المكبس

النقاط الرئيسية لتجميع مجموعة قضيب توصيل المكبس لمولدات الديزل هي كما يلي

1. اضغط على الأكمام النحاسية لقضيب التوصيل. عند تثبيت الغلاف النحاسي لقضيب التوصيل، من الأفضل استخدام مكبس أو ملزمة، وتجنب استخدام المطرقة للضرب بقوة؛ يجب محاذاة فتحات الزيت أو الأخاديد الموجودة على الغلاف النحاسي مع فتحات الزيت الموجودة على قضيب التوصيل لضمان التشحيم
2. قم بتجميع المكبس وقضيب التوصيل. عند تجميع المكابس وقضبان التوصيل، يجب الانتباه إلى مواقعها واتجاهاتها النسبية
3. قم بتثبيت دبوس المكبس بذكاء. دبوس المكبس وثقب الدبوس في وضع مناسب للتداخل. أثناء التثبيت، يجب تسخين المكبس بالتساوي إلى 90 درجة ~ 100 درجة في الماء أو زيت المحرك. بعد الإزالة، يجب وضع قضيب السحب في موضع مناسب بين فتحات مقعد دبوس المكبس. بعد ذلك، يجب إدخال دبوس المكبس المطلي بزيت المحرك في فتحة دبوس المكبس وغطاء قضيب التوصيل النحاسي في الاتجاه المحدد مسبقًا
4. تركيب حلقات المكبس. عند تركيب حلقات المكبس، انتبه إلى موضع وتسلسل كل حلقة.
5. قم بتثبيت مجموعة قضيب التوصيل.