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La construction de bagues de piston
June 13, 2024Introduction aux anneaux de piston
Un anneau de piston est un anneau divisé métallique qui est attaché au diamètre extérieur d'un piston dans un moteur à combustion interne ou un moteur à vapeur.
Les principales fonctions des anneaux de piston dans les moteurs sont:
1. Scellant la chambre de combustion de sorte qu'il y a une perte minimale de gaz dans le cas de manivelle.
2.Autant l'amélioration du transfert de chaleur du piston à la paroi du cylindre.
3. REMINISTRATION La quantité appropriée de l'huile entre le piston et la paroi du cylindre
4. Réglementation de la consommation d'huile moteur en grattant l'huile des parois du cylindre vers le carter.La plupart des anneaux de piston sont fabriqués en fonte ou en acier.
Conception
Les anneaux de piston sont conçus pour sceller l'écart entre le piston et la paroi du cylindre. Si cet écart était trop petit, l'expansion thermique du piston pourrait signifier que le piston saisit dans le cylindre, causant de graves dommages au moteur. D'un autre côté, un grand écart entraînerait un scellage insuffisant des anneaux de piston contre les parois des cylindres, ce qui entraînerait un souffle excessif (gaz de combustion entrant dans le carter) et moins de pression sur le cylindre, réduisant la puissance du moteur.Le mouvement coulissant de l'anneau de piston à l'intérieur de la paroi du cylindre provoque des pertes de friction pour le moteur. La friction causée par des anneaux de piston est d'environ 24% des pertes de friction mécanique totale pour le moteur. La conception des anneaux de piston est donc un compromis entre la minimisation des frottements tout en obtenant un bon scellement et une durée de vie acceptable.
La lubrification des anneaux de piston est difficile et a été un moteur de l'amélioration de la qualité de l'huile moteur. L'huile doit survivre à des températures élevées et à des conditions difficiles avec un contact glissant à grande vitesse. La lubrification est particulièrement difficile car les anneaux ont un mouvement oscillant plutôt qu'une rotation continue (comme dans un journal de roulement). Aux limites du mouvement du piston, l'anneau s'arrête et inverse la direction. Cela perturbe l'effet normal du coin d'huile d'un roulement hydrodynamique, réduisant l'efficacité de la lubrification.
Les anneaux sont également pris pour augmenter la force de contact et maintenir un joint proche. La force de ressort est fournie par la rigidité de l'anneau lui-même ou par un ressort séparé derrière l'anneau d'étanchéité.
Il est important que les anneaux flottent librement dans leurs rainures à l'intérieur du piston, afin qu'ils puissent rester en contact avec le cylindre. peut provoquer une défaillance du moteur et est une cause courante de défaillance des moteurs diesel.
Nombre d'anneaux
L'étanchéité est souvent réalisée par plusieurs anneaux, chacun avec sa propre fonction, en utilisant un contact glissant métal sur métal. La plupart des pistons ont au moins deux anneaux de piston par cylindre.
Les moteurs à piston automobile ont généralement trois anneaux par cylindre. Les deux anneaux supérieurs, connus sous le nom de sonneries de compression, sont principalement pour sceller la chambre de combustion. L'anneau inférieur, connu sous le nom de l'anneau de commande d'huile, est principalement pour contrôler l'alimentation d'huile à la paroi cylindrique, afin de lubrifier la jupe de piston et les anneaux de commande d'huile.
Construction de sonneries
Les anneaux de compression dans un moteur automobile ont généralement une section transversale en forme de pierre rectangulaire ou de clé. L'anneau de compression supérieure a généralement un profil de canon pour la périphérie, tandis que l'anneau de compression inférieure a généralement un napier conier. Certains moteurs utilisent également un cône à cône pour l'anneau supérieur, et des anneaux simples à face unie ont été utilisés dans le passé.
Les anneaux de commande d'huile sont généralement fabriqués à partir d'un seul morceau de fonte, de plusieurs pièces d'acier ou d'acier / fer avec un support de ressort hélicoïdal pour créer la tension requise pour un joint proche. Les anneaux d'huile en fonte et les anneaux avec un soutien à ressort hélicoïdal ont deux terres de grattage de diverses formes détaillées. D'un autre côté, les anneaux de commande d'huile en acier multi-pièces se composent généralement de deux anneaux en acier minces (appelés rails) avec un ressort d'expansion entre eux pour garder les deux rails séparés et fournir une pression radiale.L'espace dans l'anneau de piston se comprime à quelques millièmes de pouce à l'intérieur de l'alésage du cylindre. Les formes de l'espace annulaire comprennent la coupe carrée, la coupe d'angle, le joint de tite, la coupe de pas, l'étape de crochet et l'étape de mitre.
Histoire
Les premiers moteurs à vapeur ont utilisé un emballage de chanvre pour sceller la chambre de combustion, ce qui a provoqué une résistance à la friction élevée et n'a pas fourni de joint très efficace.
La première utilisation d'un anneau de piston dans les cylindres d'un moteur à vapeur apparaît en 1825 par Neil Snodgrass, un ingénieur de Glasgow et propriétaire d'un moulin, pour une utilisation dans ses propres machines. Cela a utilisé des ressorts pour garder le sceau étanche à la vapeur. Depuis l'utilisation dans le moulin, cela a été expérimenté sur le bateau à vapeur "Caledonia" qui a placé le Gareloch.Le design moderne d'un anneau divisé métallique a été inventé par John Ramsbottom dans les années 1850. La conception initiale de Ramsbottom en 1852 était une forme circulaire, mais celles-ci portaient de manière inégale et n'ont pas réussi. En 1854, une conception révisée a été considérée comme une durée de vie allant jusqu'à 4 000 mi (6 437 km). C’est basé sur la découverte qu’un anneau parfaitement rond (avant l’installation) avec une scission n’exerce pas une pression uniforme sur Les murs du cylindre une fois installés. L'anneau de piston révisé a été fabriqué en forme de rond, de sorte qu'il exerce une pression uniforme une fois installée dans le cylindre. Un brevet de 1855 a documenté ce changement. Le passage aux anneaux de piston métalliques a considérablement réduit la résistance à la friction, la fuite de vapeur et la masse du piston, entraînant une augmentation significative de la puissance et de l'efficacité et des intervalles de maintenance plus longs.
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