Як зробити поршні легшими
Усі сьогодні намагаються трохи схуднути, і ваші поршні не стали винятком. Чому важлива вага поршня і як можна скидати грами, не втрачаючи сили? Ми досліджуємо процес полегшення поршнів.
При 6500 об/хв поршень змінює напрямок більше 200 разів на секунду. У двигуні з чотиридюймовим ходом середня швидкість руху поршня становить майже 50 миль на годину, і це лише середня величина - він витрачає значну кількість часу (відносно) сидячи майже нерухомо у верхній і нижній частині кожного ходу перед тим, як штовхати або тягнути назад в інший бік.
Суть полягає в тому, що поршень g-force навіть при застосуванні з низькою продуктивністю є величезним, і ми сприймаємо як належне, що вони знову і знову справлятимуться з цим стресом, не виходячи з ладу та мимовільно розбираючи двигун. Хоча прискорення, яке витримує поршень, є математичною функцією швидкості обертання двигуна, обертання кривошипа та розмірів штока, наскільки великою силою це перетворюється, це те, чим ми контролюємо у вигляді поршневої ваги. Хоча це може здатися нерозумним, легший поршень може бути довговічнішим, ніж важчий, якщо надлишок матеріалу знаходиться в неправильних місцях, і щоб отримати деяке розуміння того, як і чому зробити поршні легшими, ми звернулися до двох дуже обізнаних людей - Вік Еллінгер та Нік ДіБлазі.
Легко розглядати такі компоненти, як поршні, штоки, кривошип і блок, як надзвичайно жорсткі, коли вони розкладаються в приміщенні для сходів, але сили, що діють на них в процесі роботи, набагато перевищують нашу здатність інтуїтивно зрозуміти що важко відчути, як вони згинаються і рухаються в роботі.
Еллінгер красномовно описує контрольований хаос, що відбувається всередині працюючого двигуна; «Існують постійні сили штовхання та витягування, що спотворюють кожен компонент обертового вузла. Подумайте про відро гірських порід на струні проти гальки на кінці струни і обертаючи їх кругом. Кільця ведуть боротьбу з циклами горіння; поршень, шток та штифт намагаються буквально викинути з блоку, намагаючись ущільнити та по черзі штовхають транспортний засіб по дорозі. Стінки циліндра мають форму стовбура, а головна та штокова шапки рухаються навколо бою, щоб утриматися на місці та забезпечити опору для підшипників ".
Цікаво, що поршні не переживають найбільшого напруження, коли ви можете подумати, що вони є - під час ударного струму. ДіБлазі пояснює: "Насправді саме підшипники, колодки та кришки бачать найбільше зусиль на силових ударах двигунів, де інерційні навантаження ходу вихлопу та уповільнення є причиною багатьох відмов з важкими деталями". Поршні і штоки насправді перебувають під найвищим напруженням при ВМТ під час перемикання між витяжним та впускним ходами, де невеликий опір руху поршня вгору від тиску в камері, і поршень раптово змінює напрямок руху руху кривошип починає штовхати його назад у ствол.
"Під час стиснення, коли деталі розроблені правильно, все радіє і тримається", - пояснює ДіБлазі. "Велика вага дійсно може вплинути, коли маса стає все далі і далі від центральної лінії колінчастого вала".
Спростіть і додайте легкості
Для зменшення цих напружень ключовим фактором є зменшення маси обертового вузла, і найбільший вибух для зниження ваги відбувається з поршнями.
За DiBlasi, “Чим більше ваги ви можете витягнути з штока та поршня, тим менше напруги ви надаєте на підшипники та колодки. Коли обертають двигуни на «високому рівні», навантаження та швидкості можуть нанести шкоду з експоненціальною швидкістю. Кожен грам має величезну різницю в цей момент. Надзвичайно важкий поршень також розсуває межі шток-болтів. Поршень на зворотному шляху до ВМТ буде робити все можливе, щоб продовжувати рухатися в цьому напрямку, а болти штока - це єдине, що може зупинити це ”.
За деяких обставин, наприклад, двигуни з підвищеним тиском або великою кількістю азоту, немає альтернативи мати додаткову масу в поршні, щоб забезпечити достатню кількість радіатора, щоб запобігти детонації та забезпечити достатньо широкий шлях для теплової енергії вихід з поршня в стінки циліндра і, врешті-решт, систему охолодження. Але без цих особливих умов легше буде краще.