پیستون دیزل ژنراتور و رینگ پیستون

پیستون دیزل ژنراتور قطعه ای استوانه ای شکل در موتور است.
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.
رواداری ناکافی می­تواند باعث قفل شدن پیستون در داخل سیلندر گردد.
رواداری بیش از حد نیز می­تواند باعث افت کمپرس و افزایش سر و صدای پیستون گردد.
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 می­گردد و اصولا دارای یک محفظه روغن جداگانه نمی­باشند.

پیستون

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 می­گردد.
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 برای استفاده در کاربرد مورد نظر را می­دهد.
طراحی پیستون دیزل ژنراتور ها بر اساس مزایا و مخاطراتی که نهایتا عملکرد بهینه موتور را رقم می­زند انجام می­پذیرد.