Cuprins1Introducere- Funcia pistonului, cerine si tipuri21.1Funcia pistonului31.1.1Pistonul ca si element de transmitere a puteri31.1.2Pistonul ca si component al camerei de ardere51.2Cerinele funcionale ale pistonului62Bibliografie7

Introducere- Funcia pistonului, cerine si tipuri

In cilindrul unui motor, energia din combustibil este foarte rapid transformata in cldur si presiune datorita arderi, att cldura cat si valoarea presiuni ating o valoare ridicata ntr-o foarte scurta perioada de timp. Cldura obinuta din arderea gazelor este transmisa in primul rnd peretelui cilindrului si apoi la capul pistonului prin convecie si o mica parte prin radiaie, astfel pistonul este supus unei solicitri termice periodice cu fluctuai de temperatura mari. Pistonul fiind singura piesa mobila din camera de ardere are sarcina de a prelua si transforma energia obinuta in urma combustiei in lucru mecanic, acesta fiind solicitat si din punct de vedere mecanic. Obiectivul acestei lucrri este analiza din punct de vedere mecanic si termic a mai multor tipuri de pistoane si modul in care construcia pistonului influeneaz durabilitatea si buna funcionare a pistonului.Rezultatele mai multor studii arata ca integritatea pistoanelor este compromisa de deformare si solicitrile termice, aadar dezvoltarea de noi tipuri de pistoane cu forme si structuri optimizate nct temperatura pistonului sa fie cat mai redusa este o tema de cercetare care ii preocupa pe toi productorii de pistoane.

Funcia pistonuluiPistonul ca si element de transmitere a puteri

Din punct de vedere mecanic rolul pistonului este de a transmite bielei fora de presiune a gazelor si totodat acesta transmite reaciunea normala a bielei cilindrului(ghideaz piciorul bielei in cilindru). Structura de baza a unui piston este un cilindru gol nchis la captul superior, astfel in partea superioara se afla capul pistonului care preia presiunea gazelor, capul pistonului este urmat de regiunea port-segmeni iar in partea inferioara a cilindrului se afla mantaua. In figura 2.1.1 se pot identifica principalele pari componente ale unui piston.

Figura 1.1 Structura pistonului.

In timpul funcionari capul pistonului este supus forei de presiunea a gazelor, aceasta fora este transmisa mai departe prin bosaj, bol si biela la arborele cotit. Forei de presiune, datorata combustiei i se mai adaug si fora de inerie datorata elementelor aflate in micare de translaie astfel fora totala care acioneaz asupra pistonului este:Ft=Fpg+FiFora totala care acioneaz asupra bielei este redirecionat in funcie de poziia bielei, acest lucru determina apariia unei forte normale, aceasta fora variaz ca si mrime si sens si deplaseaz pistonul in planul transversal al cilindrului in ambele sensuri in cursul unui ciclu. Figura 1.2 Forele din piston

Pistonul ca si component al camerei de ardere

Pistonul fiind un component al camerei de ardere, acesta mpreuna cu segmeni izoleaz camera de ardere pentru a preveni trecerea gazelor sau ptrunderea lubrifiantului in camera de ardere in timpul funcionari motorului. Aceasta sarcina poate fi ndeplinita doar daca un strat subire de lubrifiant s-a format intre segmeni si cmaa cilindrului. O situaie problematica apare atunci cnd pistonul ajunge in cele doua puncte moarte, unde viteza liniara este nula si filmul de ulei se ntrerupe, aceste condiii de funcionare impun ca att pistonul cat si cmaa cilindrului sa posede proprieti antifriciune superioare.Pistonul si segmeni trebuie sa i pstreze proprietile perioade lungi de timp, in mod obinuit acest ansamblu are viteza de translaie intre 10-12 m/s.La motoarele in patru timpi capul pistonului ajuta si la formarea amestecului, datorita acestui fapt acesta are o forma mai particulara (ex. forma de cupa) cu o suprafa mai mare care este expusa si asimileaz cldura(figura 1.3 a) sau este mulat dup forma jetul de amestec care ptrunde in camera de ardere(figura 1.3 b). Pentru a putea rezista solicitrilor termice, pistonul trebuie sa disipeze cldura eficient. Cldura este in principal disipata de segmeni dar si de mantaua pistonului. Conturul interior al capului pistonului transfera cldura aerului din carter si uleiului, in unele cazuri se aplica jeturi suplimentare de ulei pentru a mbunti rcirea.

Figur 1.3 Capul pistonului

Cerinele funcionale ale pistonuluiOrice piston este rezultatul unui compromis, acesta poate fi un compromis ntre mas i fiabilitate sau costul de producie respectiv performane, avnd in vedere numrul ridicat de sarcini pe care trebuie sa-l ndeplineasc un piston, acesta trebuie sa fie proiectat astfel nct sa corespunda cat mai bine fiecrui tip de motor. Presiunea maxima din camera de ardere are o importanta majora asupra solicitri mecanice la care este supus pistonul, de exemplul un piston (D=90) al unui motor cu aprindere prin scnteie care funcioneaz la 6000 rot/min cu presiunea maxima de 7.5 mega pascali in camera de ardere este supus unei ncrcri mecanice de pana la 5 tone de cate 50 ori pe secunda. Un alt factor important este valoarea de cretere a presiuni raportata la gradele RAC, la motoarele diesel acesta valoare se afla 0.6-1.2 MPa/1o RAC dar valoarea poate fi mult mai mare in caz de o ardere defectuoasa. La motoarele cu aprindere prin scnteie creterea presiuni este mai mica 0.3-0.6 Mpa/1o RAC dar daca combustibilul folosit are o cifra octanica prea mica pot aprea bti care compromit integritatea pistonului.

Cerinele funcionale si de durabilitate: Rezistenta mecanica; Densitate redusa; Conductibilitate ridicata Dilatare liniara redusa Caliti superioare antifriciune Rezistenta nalt la uzura abraziva, adeziva, coroziv si de oboseala; Durata mare de via.Cerine de fabricaie: Pre redus; Uurin la turnare si prelucrare; Uurin la prelucrri ulterioare.

BibliografieGmbH, M. (2013). Pistons and engine testing. Hardcover: Mahle GmbH.Grunwald, B. (1980). Teoria Calculul Si Constructia Motoarelor Pentru Autovehicule . Bucuresti: Editura Didactica si Pedagogica.Klaus Mollenhauer (Editor), H. T. (2010). Handbook of Diesel Engines.

Figura 1.1 Structura pistonului.3Figura 1.2 Forele din piston4Figur 1.3 Capul pistonului5

6