پیستون دیزل ژنراتور قطعه ای استوانه ای شکل در موتور است، و بر اثر نیروهای حاصله از فرایند احتراق در داخل محفظه سیلندر حرکت رفت و برگشتی انجام میدهد.
پیستون دیزل ژنراتور در واقع قطعه متحرک محفظه احتراق می‌باشد. بخش ثابت محفظه احتراق سرسیلندر نام دارد.
پیستون دیزل ژنراتور ها عموما از آلیاژ ریخته گری آلومینیوم با خصوصیات هدایت الکتریکی عالی و وزن کم ساخته می‌شوند.
هدایت الکتریکی خاصیتی از ماده است که امکان انتقال حرارت را فراهم میکند.
آلومینیوم هنگام گرم شدن منبسط میشود، و به همین جهت میبایست رواداری کافی را برای حرکت آزادانه آن در داخل سیلندر پیش بینی نمود.
نکته مهم: رواداری ناکافی میتواند باعث قفل شدن پیستون در داخل سیلندر شود.
رواداری بیش از حد نیز میتواند باعث افت کمپرس و افزایش سر و صدای پیستون میشود.
اجزای پیستون دیزل ژنراتور عبارتند از تاج پیستون، گژن پین و سوراخ گژن پین، دامن، رینگ فشاری پیستون و شیار مربوطه و رینگ روغنی. تاج پیستون (سر پیستون) سطح فوقانی پیستون (بالاترین نقطه نسبت به سرسیلندر) است، که حین عملکرد موتور تحت نیروها و دماهای بسیار شدید قرار دارد.
سوراخ گژن پین سوراخی سرتاسری است که در دو طرف جانبی سر پیستون امتداد دارد.
و عمود بر جهت حرکت پیستون ایجاد شده و محل قرار گیری گژن پین است.
گژن پین شافتی تو خالی است که انتهای باریک دسته شاتون را به این قطعه متصل می‌سازد.
دامن پیستون نزدیک ترین قسمت آن به میل لنگ بوده است.
باعث میشود پیستون حین حرکت داخل محفظه سیلندر در مسیر صحیح حرکت کند.
سطح مقطع بعضی دامن ها به گونه ای برش خورده است .
که علاوه بر کاهش جرم پیستون،رواداری لازم را برای دوران اجرام خارج از مرکزی که بر روی میل لنگ قرار دارند فراهم کند.
شیار رینگ یک تورفتگی بر روی محیط بیرونی این قطعه است، که برای قرارگیری رینگ تعبیه شده است.
لبه های رینگ دو سطح موازی شیار رینگ هستند.
که بعنوان سطوح آب بند رینگ فشاری (رینگ پیستون) عمل میکنند.
رینگ پیستون یک واشر قابل انبساط چاکدار است، که برای ایجاد آب بند میان پیستون و جداره سیلندر به کار می‌رود.
رینگ های پیستون دیزل ژنراتور عموما از جنش چدن می‌باشند.
چدن قابلیت حفظ صلابت شکلی خود را تحت دما، بار و سایر نیروهای دینامیکی دارا می‌باشد.
رینگ های پیستون محفظه احتراق را آب بند نموده است.
و حرارت را از پیستون به جداره سیلندر منتقل میکنند، و همچنین روغن را به کارتر باز می‌گردانند.
اندازه و چینش رینگ پیستون به طراحی موتور و مواد به کار رفته در سیلندر بستگی دارد.
رینگ های پیستون دیزل ژنراتور به کار رفته در موتورهای کوچک معمولا شامل رینگ فشاری، رینگ پاک کن (وایپر) و رینگ روغنی می‌شوند.
رینگ فشاری رینیگی است که در بالا ترین شیار رینگ نسبت به سر پیستون قرار می‌گیرد.
رینگ فشاری محفظه احتراق را در مقابل نشتی های حین احتراق عایق بندی میکند.
هنگامیکه مخلوط سوخت و هوا مشتعل میشود، فشار ناشی از گازهای احتراق بر روی سر پیستون وارد میشود و پیستون را به سمت میل لنگ هل میدهد.
گازهای تحت فشار از فاصله میان جداره سیلندر و پیستون عبور کرده و به شیار رینگ پیستون می‌رسند.
فشار ناشی از گازهای احتراق باعث فشرده شدن رینگ به جداره سیلندر شده و به این صورت عایق ایجاد میشود.
فشار اعمال شده بر روی رینگ این قطعه تقریبا با فشار گازهای احتراق متناسب است.
رینگ پاک کن (وایپر) یک رینگ پیستون است که سطحی اریب داشته و در شیار رینگی که بین رینگ فشاری و رینگ روغنی قرار دارد جای می‌گیرد.
رینگ وایپر مسئول کیپ کردن هر چه بیشتر محفظه احتراق و همچنین پاک کردن جداره سیلندر از روغن های مازاد است.
گازهای احتراقی که از رینگ فشاری فرار کنند توسط رینگ وایپر متوقف می‌شوند.
رینگ روغنی رینگی است که در پایین ترین شیار رینگ نسبت به کارتر قرار جای می‌گیرد.
رینگ روغنی مسئول پاک کردن روغن های اضافی از روی جداره سیلندر را حین حرکت پیستون به عهده دارد.
روغن اضافی سپس از طریق بریدگیهای روی رینگ به مخزن روغن داخل پوسته موتور برمی‌گردد.
موتورهای دو زمانه نیازی به رینگ روغنی ندارند چرا که روانکاری مورد نیاز آنها توسط روغنی که با گازوئیل مخلوط شده تامین میشود و اصولا دارای یک محفظه روغن جداگانه نمی‌باشند.
رینگ های پیستون دیزل ژنراتور محفظه احتراق را عایق بندی کرده، حرارت را به جداره سیلندر منتقل نموده و مصرف روغن را کنترل میکنند.
رینگ پیستون عایق بندی محفظه احتراق را از طریق فشار داخلی و خارجی اعمال شده به آن برقرار میکند.
فشار داخلی همان نیروی فنریت ذاتی است که رینگ پیستون را مطابق با خصوصیات مصالح و طراحی به کار رفته در ساخت آن منبسط می‌سازد.
فشار داخلی نیازمند اعمال نیروی قابل توجهی است که بتواند رینگ پیستون را به قطر کوچکتری در آورد تا در شیار مربوطه جای بگیرد.
فشار داخلی بوسیله فاصله رینگ پیستون غیر متراکم تعیین میشود.
فاصله رینگ پیستون فاصله بین دو انتهای رینگ پیستون در حالت متراکم نشده است.
به طور معمول، هر چه فاصله آزاد رینگ پیستون بیشتر باشد نیروی بیشتری توسط رینگ پیستون در حالت متراکم به جداره سیلندر وارد میشود.
رینگ پیستون میبایست اتصال شعاعی قابل پیش بینی و موثری بین جداره سیلندر و سطح جانبی رینگ برقرار نمایند تا عایق بندی به طرز مناسبی انجام گیرد.
اتصال شعاعی بوسیله فشار داخلی رینگ پیستون برقرار می‌شوند.
رینگ پیستون همچنین میبایست عایق بندی مناسبی نسبت به لبه های شیار رینگ ایجاد کند.
رینگ های پیستون علاوه بر فشار داخلی، از فشار خارجی نیز برای عایق بندی محفظه احتراق بهره میگیرند.
فشار اعمال شده خارجی فشاری است که گازهای احتراق بر روی رینگ پیستون وارد آورده و باعث انبساط آن می‌شوند.
بعضی رینگ های پیستون به جای سطوح جانبی مسطح لبه های پخ دارند.
این پخی لبه باعث پیچش رینگ پیستون در زمانی که فشار گاز احتراق از روی آن برداشته شود می‌گردد.
یک نکته دیگر که هنگام طراحی رینگ پیستون در نظر گرفته میشود فشار تماس با جداره سیلندر است.
این فشار معمولا به الاستیسیته مواد سازنده رینگ پیستون، فاصله ازاد رینگ پیستون و تعامل با گازهای احتراق بستگی دارد.
تمام رینگ های پیستون به کار رفته در موتورهای Briggs & Stratton از جنس فولاد چدن می‌باشند.
چدن به راحتی با جداره سیلندر آب بندی می‌شوند.
علاوه بر این چدن را میتوان به سادگی با مواد دیگر پوشاند تا دوام آن افزایش یابد.
هنگام کار با رینگ پیستون باید نهایت دقت را به کار برد چرا که چدن در مقابل آسیب بسیار حساس است.
رینگ های این قطعه به کار رفته در موتورهای کوچک عموما شامل رینگ فشاری، رینگ وایپر و رینگ روغنی می‌باشند.
رینگ فشاری
رینگ فشاری بالاترین یا نزدیک ترین رینگ به گازهای احتراق است و در معرض بیشترین میزان خوردگی شیمیایی و همچنینی بالاترین دمای کار قرار دارد.
رینگ فشاری 70 درصد حرارت محفظه احتراق را از این قطعه به جداره سیلندر منتقل میکند.
بیشتر موتورهای Briggs & Stratton از رینگ های فشاری لبه اریب یا لبه برجسته استفاده میکنند.
رینگ این قطعه لبه اریب رینگی است که سطح مماس آن زاویه ای تقریبا 1 درجه ای داشته باشد.
این پخی باعث یک حرکت پاک کنندگی خفیف میشود که از نفوذ روغن اضافی به داخل محفظه احتراق جلوگیری میکند.
رینگ پیستون لبه برجسته نیز رینگی است که سطح مماس آن دارای تحدب بوده و روانکاری بین رینگ پیستون و جداره سیلندر را یکنواخت تر انجام میدهد.
این همچنین به خاطر خاصیت گوه ای هندسه رینگ باعث میشود توزیع روغن در تمام کورس حرکت این قطعه به صورت بهینه صورت پذیرد.
علاوه بر این سطح محدب لبه مماس رینگ از بروز ناپیوستگی در لایه روغن که ممکن است بر اثر فشارهای مازاد بر روی لبه رینگ و یا خمش بیش از اندازه این قطعه در حال کار صورت پذیرد جلوگیری میکند.
رینگ وایپر (پاک کن)
رینگ وایپر که گاه رینگ پاک کن، رینگ ناپیر، یا رینگ فشاری زاپاس نیز نامیده میشود، دومین رینگ بعد از تاج پیستون است.
رینگ وایپر ضخامت یکنواختی از لایه روغن را برای روانکاری سطح مماس رینگ فشاری ایجاد میکند.
بیشتر رینگ های وایپر موتورهای Briggs & Stratton دارای لبه پخ می‌باشند.
زاویه این پخی به سمت مخزن روغن بوده و حین حرکت این قطعه به سمت میل لنگ عملکرد جاروبی از خود نشان میدهد.
زاویه پخی تماسی برقرار میکند که باعث هدایت روغن مازاد روی جداره سیلندر به سمت رینگ روغنی و از آنجا به سمت مخزن روغن میشود.
نصب رینگ روغنی در جهت نادرست زاویه پخی (رو به رینگ فشاری) میتواند باعث بالا رفتن مصرف روغن شود.
این وضعیت منجر به جریان روغن مازاد به سمت داخل محفظه احتراق می‌گردد.
رینگ روغنی
رینگ روغنی شامل دو نوار باریک بر روی سطح مماس است.
سوراخ ها یا شکاف هایی در مرکز شعاعی رینگ قرر دارند که جریان آزادانه روغن به سمت مخزن روغن را ممکن می‌سازند.
رینگ های روغنی عموما یکپارچه بود و کلیه این بخش ها را در برمی‌گیرند.
برخی رینگ های روغنی یک تکه از یک فنر بازشو برای اعمال فشار اضافی بر روی رینگ این قطعه استفاده میکنند.
این باعث افزایش واحد فشار (میزان نیروی اندازه گیری شده بر روی سطح مماس رینگ) اعمالی بر روی جداره سیلندر میشود.
در میان سه رینگ پیستون، رینگ روغنی بالاترین فشار داخلی را دارا می‌باشند.
برخی موتورهای Briggs & Stratton از رینگ های روغنی سه تکه ای استفاده میکنند که دارای دو شیار و یک فنر می‌باشد.
رینگ های روغنی در دو طرف فنر قرار میگیرند.
فنر معمولا شامل چندین شکاف یا پنجره (مجرا) برای بازگشت روغن به شیار رینگ روغنی می‌باشند.
رینگ روغنی از فشار داخلی رینگ پیستون و فنر و فشار واحد بالای تولید شده توسط سطح مماس کمی که شیارهای باریک ایجاد میکنند استفاده میکند.
این قطعه به عنوان جزء متحرک محفظه احتراق باید توانایی تحمل نوسانات فشار، تنش های دمایی و بارهای مکانیکی را دارا باشد.
مواد به کار رفته در ساخت این قطعه و طراحی آن به دوام و عملکرد کلی یک موتور کمک میکنند.
بیشتر این قطعه ها از آلیاژ قالبی یا گرانشی آلومینیوم ساخته می‌شوند.
آلیاژ آلومینیوم ریخته گری سبک وزن بوده و انسجام ساختاری خوب و هزینه تولید پایینی دارد.
وزن کم آلومینیوم باعث کاهش جرم و در نتیجه آن کاهش نیروی مورد نیاز برای شروع حرکت و حفظ شتابدهی به این قطعه میشود.
این امر به این قطعه امکان استفاده از حداکثر نیروی تولید شده توسط فرایند احتراق را میدهد.
طراحی پیستون دیزل ژنراتور ها بر اساس مزایا و مخاطراتی که نهایتا عملکرد بهینه موتور را رقم میزند انجام می‌پذیرد.
مقاله مرتبط: دود در موتور دیزل ژنراتور (حل مشکل و راهنمای رفع مشکل)
دیدگاه خود را بنویسید