Un segment de piston est un anneau métallique utilisé pour s'insérer dans la rainure du piston. Il existe deux types de segments de piston : les segments de compression et les segments d'huile. Le segment de compression peut être utilisé pour sceller le mélange combustible dans la chambre de combustion ; Le segment d'huile est utilisé pour gratter l'excès d'huile du cylindre.
Un segment de piston est un anneau élastique métallique présentant une déformation importante par expansion vers l'extérieur, qui est assemblé dans la rainure circulaire correspondante de la section transversale. Le segment de piston alternatif et rotatif, s'appuyant sur la différence de pression du gaz ou du liquide, forme un joint entre la surface circulaire extérieure du segment et le cylindre, ainsi qu'un côté du segment et la rainure du segment.
Les segments de piston sont largement utilisés dans diverses machines électriques, telles que les moteurs à vapeur, les moteurs diesel, les moteurs à essence, les compresseurs, les presses hydrauliques, etc. Ils sont largement utilisés dans les automobiles, les trains, les navires, les yachts, etc. Généralement, le segment de piston est installé dans la rainure du piston et forme une chambre avec des composants tels que le piston, la chemise de cylindre et la culasse pour effectuer le travail.
Le segment de piston est le composant central d'un moteur à carburant qui, avec le cylindre, le piston, la paroi du cylindre, etc., complète l'étanchéité du gaz combustible. Il existe deux types de moteurs automobiles couramment utilisés : les moteurs diesel et les moteurs à essence. En raison de leurs performances en carburant différentes, les segments de piston utilisés sont également différents. Les premiers segments de piston étaient formés par moulage, mais avec les progrès de la technologie, des segments de piston en acier haute résistance sont nés. Avec l'amélioration continue du fonctionnement du moteur et des exigences environnementales, divers traitements de surface avancés ont été appliqués, tels que la pulvérisation thermique, la galvanoplastie, le chromage, la nitruration gazeuse, le dépôt physique, le revêtement de surface, le traitement de phosphatation en série zinc-manganèse, etc., améliorant considérablement la fonction. des segments de piston.
Le rôle des segments de piston comprend quatre fonctions : l'étanchéité, le réglage de l'huile (contrôle de l'huile), la conduction de la chaleur (transfert de chaleur) et le guidage (support). Étanchéité : fait référence à l'étanchéité du gaz, empêchant le gaz de la chambre de combustion de s'infiltrer dans le carter, contrôlant la quantité de fuite de gaz au minimum et améliorant l'efficacité thermique. Les fuites réduisent non seulement la puissance du moteur, mais détériorent également l'huile, qui est la tâche principale du cylindre à gaz ; Réglage de l'huile moteur (contrôle de l'huile) : Grattez l'excès d'huile lubrifiante de la paroi du cylindre, tout en laissant également un mince film d'huile sur la paroi du cylindre pour assurer une lubrification normale du cylindre, du piston et du segment. C'est la tâche principale du segment racleur. Dans les moteurs modernes à grande vitesse, une attention particulière est accordée au rôle des segments de piston dans le contrôle du film d'huile ; Conduction thermique : La chaleur du piston est transférée à la chemise de cylindre via les segments de piston, qui jouent un rôle de refroidissement. Selon des données fiables, 70-80 % de la chaleur reçue par la tête du piston dans les pistons non refroidis est dissipée à travers les segments de piston et transmise à la paroi du cylindre, tandis que 30-40 % de la chaleur dans les pistons refroidis est dissipé à travers les segments de piston et transmis à la paroi du cylindre ; Support : le segment de piston maintient le piston dans le cylindre, empêchant le contact direct entre le piston et la paroi du cylindre, assurant un mouvement fluide du piston, réduisant la résistance de frottement et empêchant le piston de cogner le cylindre. Le piston d'un moteur à essence typique utilise deux segments d'huile et un segment d'huile, tandis que les moteurs diesel utilisent généralement deux segments d'huile et un segment d'huile.
Les forces agissant sur le segment de piston comprennent la pression du gaz, la force élastique du segment lui-même, la force d'inertie du mouvement alternatif du segment et la force de friction entre le segment, le cylindre et la rainure. En raison de l’action de ces forces, l’anneau générera des mouvements de base tels qu’un mouvement axial, un mouvement radial et un mouvement de rotation. De plus, en raison de ses caractéristiques de mouvement, le segment de piston est inévitablement accompagné d'un mouvement irrégulier, entraînant des vibrations flottantes et axiales, un mouvement irrégulier radial et des vibrations, un mouvement de torsion, etc. provoqués par un mouvement axial irrégulier. Ces mouvements irréguliers entravent souvent le bon fonctionnement des segments de piston. Lors de la conception de segments de piston, il est important d’utiliser pleinement le mouvement favorable et de contrôler le côté défavorable.
La chaleur élevée générée par la combustion est transférée à la paroi du cylindre à travers les segments de piston, ce qui peut refroidir le piston. La chaleur dissipée vers la paroi du cylindre à travers le segment de piston peut généralement atteindre 30-40 % de la chaleur supportée par le haut du piston.
La première fonction des segments de piston est de maintenir une étanchéité entre le piston et la paroi du cylindre, contrôlant ainsi les fuites d'air au minimum. Cette fonction est principalement assurée par l'anneau gazeux, ce qui signifie que dans toutes les conditions de fonctionnement, les fuites d'air comprimé et de gaz dans le moteur doivent être contrôlées au minimum pour améliorer l'efficacité thermique ; Empêcher le blocage du cylindre au piston ou du cylindre à l'anneau causé par une fuite d'air ; Prévenir les dysfonctionnements causés par la détérioration de l’huile lubrifiante, etc.
La deuxième fonction du segment de piston est de gratter de manière appropriée l'huile lubrifiante fixée à la paroi du cylindre et de maintenir une consommation de carburant normale. Lorsqu'une trop grande quantité d'huile lubrifiante est fournie, elle sera aspirée dans la chambre de combustion, provoquant une augmentation de la consommation de carburant, et les dépôts de carbone générés par la combustion ont un impact très négatif sur les performances du moteur.
Étant donné que le piston est légèrement plus petit que le diamètre intérieur du cylindre, sans segment de piston, le piston est instable dans le cylindre et ne peut pas bouger librement. Dans le même temps, la bague empêche également le contact direct entre le piston et le cylindre, offrant ainsi un soutien. Par conséquent, le segment de piston monte et descend dans le cylindre et sa surface de glissement est entièrement supportée par le segment.
Divisé par structure
Structure globale : un processus de coulée ou de formage dans son ensemble.
Segment combiné : un segment de piston composé de deux composants ou plus assemblés dans une rainure
Anneau d'huile fendu : un anneau d'huile avec des côtés parallèles, deux anneaux de contact sur le rivage et un trou de retour d'huile
Bague d'huile à ressort en spirale fendue : Un bague d'huile avec un ressort en spirale est ajoutée à la bague d'huile à ressort en spirale fendue. Le ressort de support peut augmenter la pression spécifique radiale et sa force sur la surface intérieure de l'anneau est égale. On le trouve couramment dans les anneaux des moteurs diesel.
Bague d'huile combinée en bande d'acier : une bague d'huile composée d'un anneau de doublure et de deux anneaux racleurs. La conception des anneaux de garniture varie selon l'usine de production et on la trouve couramment dans les anneaux de moteur à essence.
Forme de la section
Anneau de visage de baril, anneau de visage de cône, anneau torsadé chanfreiné intérieur, anneau compensé et anneau trapézoïdal, anneau de nez, anneau torsadé d'épaule externe, anneau torsadé chanfreiné intérieur, anneau d'huile combiné en bande d'acier, anneau d'huile chanfreiné opposé, même anneau d'huile chanfreiné, fonte anneau d'huile à ressort en spirale, anneau d'huile en acier, etc.
Divisé par matériau
Fonte, acier
Traitement de surface
Anneau de nitrure : la dureté de la couche de nitrure atteint 950HV ou plus, avec un niveau de fragilité de 1, et présente une bonne résistance à l'usure et à la corrosion. Anneau chromé : la couche chromée est finement cristallisée, compacte et lisse, avec une dureté supérieure à 850HV et une excellente résistance à l'usure. Le réseau entrecroisé de microfissures est propice au stockage de l’huile lubrifiante. Anneau de phosphatation : par traitement chimique, un film de phosphatation se forme sur la surface du segment de piston, ce qui non seulement empêche la rouille sur le produit mais améliore également les performances initiales du segment. Anneau d'oxydation : dans des conditions de température élevée et d'agent oxydant puissant, une couche de film d'oxyde se forme sur la surface des matériaux en acier, qui présente une résistance à la corrosion, une lubrification réduisant l'usure et une bonne apparence. Et PVD, etc.
Par fonction
Le segment de piston comprend deux types : le segment à gaz et le segment à huile. La fonction de la bague d'air est d'assurer l'étanchéité entre le piston et le cylindre. Empêcher une grande quantité de gaz à haute température et haute pression de s'échapper dans le carter du cylindre, et en même temps, transférer la majeure partie de la chaleur du haut du piston vers la paroi du cylindre, qui est ensuite évacuée par eau de refroidissement ou air.
Les anneaux d'huile sont utilisés pour gratter l'excès d'huile sur la paroi du cylindre et appliquer un film d'huile uniforme sur la paroi du cylindre. Cela empêche non seulement l'huile de pénétrer dans le cylindre pour la combustion, mais réduit également l'usure du piston, des segments de piston et du cylindre, ainsi que la résistance au frottement.
Identification du bien et du mal
La surface de travail du segment de piston ne doit présenter aucune rayure, éraflure ou pelage. La surface cylindrique extérieure et les faces d'extrémité supérieure et inférieure doivent avoir une certaine douceur et l'écart de courbure ne doit pas dépasser {{0}}.02-0.04 millimètres. La quantité d'enfoncement standard de l'anneau dans la rainure ne doit pas dépasser 0,15-0,25 millimètres. L'élasticité et le jeu du segment de piston doivent répondre aux spécifications. De plus, la légère fuite du segment de piston doit également être vérifiée. Autrement dit, le segment de piston doit être placé à plat dans le cylindre, avec un petit canon léger placé sous le segment de piston et une plaque de protection contre la lumière placée sur le dessus. Ensuite, l'espace de fuite de lumière entre le segment de piston et la paroi du cylindre doit être observé pour déterminer si le contact entre le segment de piston et la paroi du cylindre est bon. En général, l'espace de fuite du segment de piston mesuré avec une jauge d'épaisseur ne doit pas dépasser 0,03 millimètres. La longueur des espaces de fuite de lumière continue ne doit pas dépasser 1/3 du diamètre du cylindre, la longueur de plusieurs espaces de fuite de lumière ne doit pas dépasser 1/3 du diamètre du cylindre et la longueur totale de plusieurs espaces de fuite de lumière ne doit pas dépasser 1/ 2 du diamètre du cylindre. Sinon, ils devraient être remplacés.
Règlement sur le marquage
Selon GB/T 1149.1-94, tous les segments de piston qui nécessitent un sens d'installation doivent être marqués sur le côté supérieur, c'est-à-dire le côté proche de la chambre de combustion. Les anneaux marqués sur la face supérieure comprennent : l'anneau conique, le chanfrein intérieur, l'anneau extérieur de la table de coupe, l'anneau de nez, l'anneau compensé et l'anneau racleur avec le sens d'installation requis, tous marqués sur la face supérieure de l'anneau.
Questions nécessitant une attention particulière
Il faut faire attention lors de l'installation des segments de piston
(1) Le segment de piston doit être installé à plat dans la chemise de cylindre et il doit y avoir un certain espace d'ouverture à l'interface.
(2) Le segment de piston doit être installé sur le piston, avec un certain jeu de bord dans le sens de la hauteur dans la rainure du segment.
(3) L'anneau chromé doit être installé dans la première position et l'ouverture ne doit pas faire face à la direction de la rainure vortex en haut du piston.
(4) Les ouvertures de chaque segment de piston doivent être décalées de 120 degrés les unes par rapport aux autres et ne doivent pas faire face au trou de l'axe de piston.
(5) Le segment de piston à section conique doit être installé avec la surface conique tournée vers le haut.
(6) Lors de l'installation d'un anneau de torsion, le chanfrein ou la rainure doit être orienté vers le haut ; Lors de l'installation de l'anneau conique de torsion inversée, gardez la surface conique tournée vers le haut.
(7) Lors de l'installation de l'anneau combiné, l'anneau de revêtement axial doit être installé en premier, puis l'anneau plat et l'anneau de forme d'onde doivent être installés. Installez un anneau plat en haut et en bas de l'anneau de forme d'onde, et les ouvertures de chaque anneau doivent être décalées les unes par rapport aux autres.
Fonction matérielle
Résistance à l'usure, stockage d'huile, dureté, résistance à la corrosion, résistance, résistance à la chaleur, élasticité, performances de coupe
Parmi eux, la résistance à l’usure et l’élasticité sont particulièrement importantes. Les matériaux utilisés pour les segments de piston des moteurs diesel de grande puissance comprennent principalement la fonte grise, la fonte ductile, la fonte alliée et la fonte à graphite vermiculaire.
Assemblage de l'ensemble de bielle de piston
Les points clés pour l'assemblage de l'ensemble de bielle à piston des générateurs diesel sont les suivants
- Ajustez à force le manchon en cuivre de la bielle. Lors de l'installation du manchon en cuivre de la bielle, il est préférable d'utiliser une presse ou un étau, et d'éviter d'utiliser un marteau pour frapper violemment ; Les trous d'huile ou les rainures sur le manchon en cuivre doivent être alignés avec les trous d'huile sur la bielle pour assurer la lubrification
- Assemblez le piston et la bielle. Lors de l'assemblage des pistons et des bielles, il convient de prêter attention à leurs positions et directions relatives.
- Installez intelligemment l'axe de piston. L'axe de piston et le trou de l'axe sont en ajustement serré. Lors de l'installation, le piston doit être chauffé uniformément entre 90 et 100 degrés dans de l'eau ou de l'huile moteur. Après le retrait, la tige de traction doit être placée dans une position appropriée entre les trous du siège de l'axe de piston. Ensuite, l'axe de piston enduit d'huile moteur doit être inséré dans le trou de l'axe de piston et le manchon en cuivre de la bielle dans la direction prédéterminée.
- Installation de segments de piston. Lors de l'installation des segments de piston, faites attention à la position et à l'ordre de chaque segment.
- Installez l'ensemble de bielle.