K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú
Piston
PHÁƯN THỈÏ HAI: KÃ ÚT C Á ÚU V TÊNH KIÃ ØM NGHIÃÛM
SỈÏC BÃƯN CẠC CHI TIÃ ÚT CHÊNH CA Â Ä Ü N G C Å Â Ä Ú T TRONG
Chỉ å n g 4: KÃ ÚT C Á ÚU V TÊNH TOẠN NHỌM PISTON
Nhãm pitt«ng gåm cã pitt«ng, chèt pitt«ng, xÐc m¨ng khÝ, xÐc m¨ng dÇu, vßng
h·m chèt. Trong ®éng c¬ tÜnh t¹i tµu thủ c«ng st lín ngoµi nh÷ng chi tiÕt m¸y kĨ
trªn cßn cã thĨ cã thªm c¸n pitt«ng , gc trỵt vv...
Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc nhãm pitt«ng cã c¸c nhiƯm vơ chÝnh sau ®©y:
1.T¹o thµnh bng ch¸y vµ bao kÝn bng ch¸y, ng¨n kh«ng cho khÝ ch¸y lät
xng c¸c te vµ ng¨n kh«ng ®Ĩ dÇu nhên sơc lªn bng ch¸y.
2.TiÕp nhËn lùc khÝ thĨ vµ trun lùc cho thanh trun lµm quay trơc khủu
(trong qu¸ tr×nh ch¸y vµ gi·n në); nÐn khÝ trong qu¸ tr×nh nÐn vµ trong qu¸
tr×nh n¹p th¶i nhãm pitt«ng cã t¸c dơng nh mét b¬m hót vµ ®Èy.
3.Trong ®éng c¬ hai kú nhãm pitt«ng cßn cã t¸c dơng nh mét van trỵt ®ãng
më lç qt th¶i.
m 4.1 PISTON
I. Nhiãûm vủ v âiãưu kiãûn lm viãûc ca Piston:
Ti p nh ûn l ûc khê th truy n cho thanh truy n vẫú á ỉ ãø ãư ãư ì
cu ng v ïi cạc chi ti t khạc tảo tha nh bu ng chạy.ì å ãú ì äư
Ta i trng c hcí å
Ta i trng nhi ûtí ã
Ma sạt va àn mo n.ì ì
Pitt«ng lµ mét chi tiÕt m¸y quan träng cđa ®éng c¬. Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc,
pitt«ng chÞu t¶i träng c¬ häc vµ t¶i träng nhiƯt rÊt lín, ¶nh hëng xÊu ®Õn ®é bỊn,
ti thä cđa pitt«ng.
Do lùc khÝ thĨ vµ lùc qu¸n tÝnh g©y nªn. Lùc khÝ thĨ cã trÞ sè lín (cã khi ®Õn
10 - 12 MPa hc cao h¬n n÷a) vµ biÕn thiªn ®ét ngét, lùc qu¸n tÝnh còng cã trÞ sè
lín (2 - 3 MPa) biÕn thiªn theo chu kú. Hỵp lùc cđa lùc khÝ thĨ vµ lùc qu¸n tÝnh g©y
nªn va ®Ëp d÷ déi, lµm cho pitt«ng biÕn d¹ng vµ ®«i khi ph¸ háng pitt«ng.
Do tiÕp xóc víi khÝ ch¸y cã nhiƯt ®é rÊt cao (2300 - 2700

gang rÌn, gang graphÝt cÇu nhng hay dïng nhÊt lµ gang x¸m hỵp kim nh c¸c lo¹i
GX 15 - 32, GX 24 - 44, GX 28 - 48.
Lo¹i gang hỵp kim nµy cã kh¸ nhiỊu u ®iĨm:
∗ Søc bỊn c¬ häc cao, ®é bỊn nhiƯt lín (cã lo¹i ®¹t ®Õn σ
B
= 320
MN/m
2
; σ
H
= 520 MN/m
2
; ®Õn 400
0
C søc bỊn chØ gi¶m 18%)
∗ HƯ sè d·n dµi nhá α = 11 - 12.10
-6
∗ TÝnh c«ng nghƯ ®óc vµ gia c«ng c¬ kh¸ tèt
∗ RỴ tiỊn
2
K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú
Piston
Tuy vËy gang hỵp kim còng tån t¹i nhiỊu nhỵc ®iĨm:
∗ Khèi lỵng riªng lín: γ = 70 - 80 kg/dm
3
∗ HƯ sè dÉn nhiƯt bÐ: λ = 37 - 54,5 w/m.
0
C
∗ ë nhiƯt ®é cơc bé vỵt qu¸ 723
0

Gang
de
197-245
Gang
c ư
500 170-220
Nhäm hå ü p kim: Ngµy nay hỵp
kim nh«m sau cïng tinh (cã thµnh phÇn
Si vỵt qu¸ 12%) ®ỵc dïng rÊt phỉ biÕn
®Ĩ chÕ t¹o pitt«ng cđa ®éng c¬ cao tèc.
Lo¹i hỵp kim nµy cã c¸c u ®iĨm
lín sau:
∗ Hỵp kim nh«m cã khèi
3
K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú
Piston
lỵng riªng nhá h¬n gang rÊt nhiỊu nªn pitt«ng nhĐ, lùc qu¸n tÝnh
nhá. γ = 18,2 - 29,7 kg/dm
3
∗ HƯ sè dÉn nhiƯt lín λ = 126 - 175 W/m.
0
C nªn nhiƯt ®é ®Ønh
pitt«ng thêng thÊp (kho¶ng 250
0
C). Trong khi ®ã ®Ønh pitt«ng
gang thêng ®¹t 450
0
C. NhiƯt ®é ®Ønh pitt«ng thÊp rÊt cã lỵi v× t¨ng
®ỵc hƯ sè n¹p, gi¶m lỵng mi trªn ®Ønh, Ýt bÞ kÝch nỉ, ...
∗ TÝnh c«ng nghƯ ®óc vµ gia c«ng rÊt tèt.

∗ Th©n pitt«ng - PhÇn dÉn híng cđa pitt«ng.
1. Â è n h :
§Ønh pitt«ng cã rÊt nhiỊu kiĨu d¹ng, chđ u lµ phơ thc vµo kiĨu lo¹i bng
ch¸y, kiĨu lo¹i ®éng c¬.
Tảo bu ng chạy t t, Di ûn têch ta n nhi ût nho , li n k täư äú ã í ã í ã ãú
v ïi ph n â u v ïi gọc l ün l ïn â ta n nhi ût t t, ph áư áư å ỉå å ãø í ã äú ì
4
K t c u õ ỹng c - Ch ng 4: K t c u tờnh toaùn nhoùmóỳ ỏỳ ọ ồ ổồ óỳ ỏỳ
Piston
h ỹp v ùi vi ỷc b trờ xupaùp, vo i phun, bugi...ồ ồ ó ọỳ ỡ
Khi thiết kế đỉnh pittông cần đảm bảo các yêu cầu sau đây:
Đỉnh phải có hình dạng thích hợp, tạo thành khí hỗn hợp tốt (tạo xoáy
lốc, phân bố khí nạp, hợp với dạng chùm tia phun, có chỉ tiêu kinh tế
cao...)
Có tỷ số F/V nhỏ để giảm tổn thất nhiệt.
Tản nhiệt tốt (có bán kính lợn lớn, gân tản nhiệt vv...)
Tránh va chạm với vòi phun, xupáp... khi pittông ở điểm chết trên.
2. ỏ ử u:
Trong quá trình làm việc, đầu pittông phải đảm bảo bao kín buồng cháy và dẫn
nhiệt ra khỏi đỉnh, đảm bảo nhiệt độ của đỉnh pittông không cao quá trị số cho phép.
Ta n nhi ỷt: ốnh da y hoỷc mo ng coù g n ta n nhi ỷt;ớ ó ỡ ớ ỏ ớ ó
Raợnh ch n nhi ỷt; B trờ xeùc mng khờ th ù nh t g n d ngừ ó ọỳ ổ ỏỳ ỏử ổồỡ
la m maùt; a d u la m maùt d ùi õốnh; gia i phaùp c ng ngh ỷ.ỡ ổ ỏử ỡ ổồ ớ ọ ó
Bao kờn:S l ỹng xeùc mng; Khe h gi ợa õ u va xiọỳ ổồ ồớ ổ ỏử ỡ
lanh; Khe h mi ỷng xeùc mngồớ ó .
S ùc b n: du ng g n d ùi õốnh va g n v ùi b ỷ ch tổ óử ỡ ỏ ổồ ỡ ỏ ồ ó ọỳ .
Vấn đề dẫn nhiệt và tản nhiệt:
Trong quá trình làm việc, đầu pittông tiếp xúc với khí cháy nên nhiệt độ rất
cao. Nhiệt lợng truyền cho đầu pittông có khi đạt tới 7 - 8% tổng nhiệt lợng do khí
cháy sinh ra. Vì vậy phải truyền dẫn phần lớn nhiệt lợng này qua xéc măng, qua

= (0,5 ữ 0,6) mm.
Khe hở vùng đai xéc măng:

đxm
= (0,05 ữ 0,15) mm.
Khe hở giữa xéc măng và rãnh xéc măng:
Đối với xéc măng thứ nhất:
= ữ






1
20
1
40
h
Đối với xéc măng khác:
= ữ






1
50
1

Tỷ số chiều dài thân pittông so với đờng kính xilanh của các loại động cơ th-
ờng có trị số nh sau:
Đối với động cơ cao tốc:
L
D
th
= ữ0 5 0 7, ,
Đối với động cơ tốc độ trung bình và thấp:
L
D
th
= ữ0 8 1 25, ,
Riêng đối với động cơ hai kỳ, thân của pittông thờng rất dài và phải đảm bảo
điều kiện đóng kín lỗ nạp thải khi pittông ở điểm chết trên.
Vị trí xéc măng dầu cũng không đợc vợt qua lỗ thải, nạp để khỏi vấp vào mép
lỗ làm gẫy xéc măng.
Vị trí của lỗ bệ chốt pittông thờng đặt cao hơn tâm của phần thân để áp suất do
lực N và do lực ma sát sinh ra phân bố đều hơn. Vị trí lỗ bệ chốt thờng chọn theo
công thức kinh nghiệm:
h
ch
= (0,6 ữ 0,74)H
th
.
Trong động cơ cao tốc ngày nay, ngời ta còn thờng làm lỗ bệ chốt lệch khỏi
đờng tâm xilanh 2 ữ 3 mm theo hớng chiều quay của trục khuỷu để giảm lực N, làm
giảm va đập của pittông lên mặt xilanh. Trong quá trình làm việc thân pittông bị
biến dạng nên thờng làm cho pittông bị bó và làm tăng tổn thất ma sát.
Chiều biến dạng do dãn nở nhiệt, do tác động của lực ngang N và do tác động
của lực khí thể đều trùng trên phơng đờng tâm chốt pittông.

Phải đảm bảo độ bền cao, ít biến dạng nhng lại có khối lợng nhỏ.
Chất lợng bề mặt cao, có độ chính xác hình học, độ cứng mặt ngoài cao
nhng ruột lại dẻo để chống mỏi tốt. Độ bóng bề mặt cao không có vết x-
ớc để tránh ứng suất tập trung.
II. Vỏ ỷ t lió ỷ u vaỡ ph ổ ồ n g phaùp ch ó ỳ taỷo ch ọ ỳ t piston :
Để đảm bảo tính năng kỹ thuật cao của chốt pittông, ngời ta thờng dùng các
loại thép hợp kim cao cấp có thành phần các bon thấp nh các loại thép: 20 Cr, 20Cr
Ni, 18Cr Ni M
o
... để chế tạo chốt pittông. Sau khi thấm than, độ cứng bề mặt sau
khi nhiệt luyện có thể đạt HRC = 58 ữ 60 còn phần ruột có độ cứng HRC = 26 ữ 30.
III. Kóỳt cỏ ỳ u vaỡ caùc ph ổ ồ n g phaùp l ừ p gheùp ch ọ ỳ t piston :
8