Sylinder (mekanisk)

Sylinderen er en komponent i motoren der stempelet glir med frem- og tilbakegående lineær bevegelse, som i de fleste kjøretøymotorer, eller roterende (roterende motor ) som i tilfellet med roterende sylindre som Wankel -typen , begge i revers for å komprimere en væske som starter fra en frem- og tilbakegående roterende eller lineær bevegelse.

Introduksjon

Sylinderen har definerte egenskaper og er generelt en hul kropp med en innvendig foring kalt en tønne eller foring. Foringen har en avkortet kjeglegeometri når motoren er kald, for å begrense tetningsproblemer. Ovale sylindre ( Honda NR ) ble også laget, så vel som for roterende motorer. For å fullføre det for å få det som senere vil bli kalt motorblokken er det følgende komponenter:

et stempel (stempel) som glir hermetisk inn
en stang (koblingsstang), koblet til stempelet, brukt til å overføre bevegelse til et eksternt organ
hodene (kun ett når det gjelder alternative endoterme motorer).

Stempelet, som glir i det sylindriske kammeret, varierer trykket på væsken i dette.

Ulike væsker kan brukes inne i sylinderen avhengig av behov og bruk. De mest brukte er luft , og i så fall snakker vi om pneumatisk sylinder, eller olje og i så fall snakker vi om hydraulisk sylinder.

Væskesylindere

Væskesylindre, bedre kjent som pneumatiske sylindre, brukes til å transformere trykket til en væske (trykkluft, olje, etc.) til en kraft.

Pneumatiske sylindre (også kalt pneumatiske stempler eller pneumatiske aktuatorer) brukes til håndtering i industriell automasjon, bruker trykkluft med lavt trykk (normalt fra 2 til 10 bar) og kan nå mellomstore størrelser (fra 7 til 220 mm i diameter og over. ). Skyvekraften varierer med boringen og med tilførselstrykket. Derfor varierer det fra noen hundre gram til 4 tonn.

Sylinder-stempelenheten kan være enkeltvirkende, dobbeltvirkende eller roterende. De sies å være enkle når skyvekraften påføres bare den ene siden av stempelet. Disse kan utstyres med en fjær for automatisk retur av stempelet.

De definerer seg som dobbeltvirkende hvis de kan jobbe fra begge retninger.

Både enkelt og dobbeltvirkende kan du ha flertrinns og teleskopsylindre, hvor stangen er hul og blir en sylinder for neste trinn. Sistnevnte er generelt enkeltvirkende og uten returfjær.

Hvis det opprettes en roterende handling, kalles sylindrene roterende og kan generere bevegelse som får den komprimerte væsken til å jobbe på en vinge koblet til rotasjonsaksen.

Hydrauliske sylindre er i stand til å utføre tyngre jobber enn sine pneumatiske brødre og kan nå mye større dimensjoner.

Volumetriske motorer

I den endoterme motoren med frem- og tilbakegående bevegelse er sylinderen et hult legeme oppnådd direkte inne i monoblokken eller deretter implantert. Inne i den går stempelet , hvis stang kalles koblingsstangen . Denne siste komponenten er koblet til veivakselen som forvandler translasjonsbevegelsen til roterende bevegelse.

I en bil- eller motorsykkelmotor varierer antallet sylindre mellom én og seksten (som for Bugatti Veyron eller Cadillac V16 ). Nummereringen av sylindrene starter fra distribusjonssiden. Selv om motorer med et partall sylindre er å foretrekke, på grunn av deres effektivitet og rundhet i drift, er det tilfeller av bilmotorer med 3 eller 5 sylindre, mens løsninger med et høyere oddetall sylindre ikke brukes i motorer for biler og kjøretøy, generisk terrestrisk (selv om studier og prototyper for konkurranser ikke har manglet tidligere).

Amerikanske JRL Cycles har skapt en motorsykkel drevet av en radialmotor (i stjernekonfigurasjon) med 7 sylindre, anordnet i lengderetningen. Motoren er produsert av Rotec: av aeronautisk avledning er den luftkjølt og er en av de største motorene som noen gang er montert på en motorsykkel. En lignende 9-sylindret løsning studeres.

4-taktsmotorer

Motorer der sylindrene har et sirkulært snitt. For å unngå at temperaturen som utvikles under de ulike fasene av den termodynamiske syklusen er for høy, er de utstyrt med ulike kjølesystemer, som kan være luft , væske eller begge deler.

2-taktsmotorer

Motorer der sylindrene, i tillegg til egenskapene til sylinderen for en firetaktsmotor, har spesielle kanaler kalt overføringsporter , som er avgjørende for driften av motoren. Av denne grunn mangler ofte ventiler.

En annen særegenhet er den ikke-homogene oppvarmingen av sylinderen, faktisk er det en større oppvarming av sylinderen ikke bare i det apikale området (forbrenningskammeret), men også rundt eksosåpningen, noe som forårsaker ikke-homogen oppvarming [1] sammenlignet med hva det i stedet skjer i en firetaktsmotor. [2]

Wankel Engines

Motorer med sylindre med samme egenskaper som 2-takts sylinder, men med en epitrokoid type form . Dette skyldes prinsippet om drift av motoren, der stempelet ikke har en frem- og tilbakegående bevegelse, men av en planetarisk type.

Stjerneflymotorer : eksempler

Det ble også produsert flymotorer med et oddetall sylindre. Et eksempel var Siemens-Halske Sh III rotasjonsmotor med 11 sylindre på 160 hk, luftkjølt, montert på Siemens-Schuckert D.III jagerfly (produsert fra 1918).
Løsninger med 13 sylindre eller mer har blitt tatt i bruk i forskjellige flymotorer, en av dem er Napier Sabre med 24 sylindre i H-konfigurasjon.

Konstruksjonstyper

Det finnes ulike typer skjorter:

Integral , når den er en del av selve sylinderen, som i tilfellet med støpejernssylindre, der ingen type overlegg brukes
Tørk når du bruker et annet materiale enn sylinderen
- Rapporteres når materialet returneres direkte til den indre overflaten av sylinderen, og danner en udelelig helhet med den (hvis ikke ved mekanisk fjerning og påfølgende bæring).
- Avtakbar når det er et uavhengig fysisk element og påføres inne i sylinderen.
Våt når jakken er et uavhengig fysisk element og påføres inne i sylinderen, og danner også den indre veggen til kjølekretsen til væskesystemer. Den siste typen system gir bedre kjøling enn tørre systemer.

Sylinderkjøling

Sylinderkjøling er viktig, siden det forhindrer overdreven varme fra å få stempelet til å gripe seg mens det beveger seg fritt i sylinderen. De mest brukte kjøletypene er:

Væskekjøling : sørger for tilstedeværelsen av vannkanaler i sylinderveggen, som avkjøles ved å overføre varme til væsken. Væsken sirkulerer vanligvis i en krets som kan være lukket (i de fleste landapplikasjoner) eller åpen (denne løsningen brukes hovedsakelig i marine applikasjoner). Når det gjelder den lukkede kretsen for å kjøle væsken, brukes ofte radiatorer eller andre løsninger som fysisk senker temperaturen på selve væsken (omtrent rundt 30 %), mens i applikasjoner som involverer den åpne kretsen (som for eksempel i motorer for båter) væsken som kjøretøyet (for bevegelse) er nedsenket i, brukes som kjølevæske. Faktisk tar en pumpe seg av å trekke væsken, sende den i sirkulasjon i kretsen og avvise den utenfor.
Luftkjøling : forutser tilstedeværelsen av metallfinner som forlenger den ytre overflaten av sylinderen, for å forbedre varmevekslingen mellom sylinderen og luften. Denne typen kjøling har, til tross for sin enkelhet, lavere effektivitet enn væskekjøling, spesielt i middels store motorer. Til dags dato finner den imidlertid anvendelse i små motorer som for modellfremstilling eller små motorsykler, og generelt i alle tilfeller der gevinsten når det gjelder ytelse på grunn av alternative løsninger ikke vil gjengjelde ulempen når det gjelder kompleksitet og vekt. Imidlertid opprettholdes den fortsatt i dag på mange synlige motorer (f.eks. motorsykler), selv om den er væskekjølt, hovedsakelig av estetiske årsaker.

En spesiell type luftkjøling kalles tvungen luftkjøling , der en vifte skyver kald luft inn på sylinderen. Noen småflymotorer er konstruert på en slik måte at propellen selv utfører denne funksjonen i tillegg til å fungere som et fremdriftselement.

Sylindermaterialer

Materialene som brukes til fremstilling av sylindrene er:

Aluminium , er et lett materiale, med en større spredende kraft, men gitt sin søthet krever det behandlinger for å kunne støtte friksjonen med stempelet, aluminiumslegeringene som vanligvis brukes er AlSi12, AlSi7 og AlSi9 C1 Mg [3] , mens for overføringen mot slitasje ble brukt:
- krombelegg , en av de første behandlingene som ble brukt, forlatt på grunn av tendensen til å flasse av
- Ni-Kasil en legering som er motstandsdyktig mot silisiumkarbid og nikkel
- Cermetallbelegg med høy kostnad og hardhet
- Støpejern
- Avtakbar tønne vanligvis laget av stål og brukes i sjeldne tilfeller (vanligvis modellmotorer).
Støpejern er et tungt materiale, som er et veldig hardt materiale kan det også brukes uten tillegg av andre materialer, i noen tilfeller ble en stålkappe påført en støpejernssylinder. Støpejernet som brukes kan være grått lamellstøpejern eller kuleformet støpejern. [4]
Stål brukes vanligvis bare til de avtakbare sylinderforingene.

Reparer

Reparasjoner varierer avhengig av type materiale som brukes til sylinderen.

T-form , sørger for dannelse av mikrolinjer med variabel helning på 2 ° -45 °, som tjener til å øke tykkelsen på smørefilmen og for å gjøre den mer homogen langs hele overflaten, dette er den siste operasjonen som skal utføres utført på sylinderen før implementeringen.
Polering / Lapping , denne operasjonen består i å returnere overflaten til sylinderen helt glatt, med en minimal bearbeiding av overflaten for å fjerne tegn på slitasje eller små vedheftninger eller oppvarmet.
Boring eller sliping , denne operasjonen består i å gjøre overflaten av sylinderen glatt og homogen ved å fjerne materiale, denne operasjonen kan enkelt utføres på støpejernssylindre, mens når det gjelder aluminiumssylindre, kan den bare bores og må respektere produksjonsgrensene for produsenten og som er svært restriktive, av denne grunn kan det bare utføres hvis overflaten på sylinderforingen har blitt litt skadet eller en eventuell ovalisering må korrigeres.
Overføring, denne operasjonen består i å erstatte det originale overlegget ( Cermetal , Nikasil eller forkromning ) med et nytt, for å gjøre dette må du først slipe og/eller bore sylinderen og deretter utføre overlegget; denne operasjonen er kun dedikert til aluminiumssylindre når disse gjennomgår et " anfall " eller en "skåring", men det er en veldig kostbar operasjon og det er ikke alltid mulig å utføre.
Sveising i tilfelle dype beslag eller sprekker i sylinderen er det nødvendig å bringe tilbake materiale ved sveising og fjerne defekten.
Tønneskift , denne operasjonen er veldig enkel, men det er svært få motorer som bruker denne løsningen, som vanligvis er forbeholdt modellmotorer.

Tiltak

Visse tiltak kan brukes på sylindrene:

Avtakbar tønne , dette gir enklere og raskere vedlikehold av motoren.
Siamesiske fat, i flersylindrede motorer med to eller flere sylindre side ved side er det fravær av kjølesystemer i delene som er plassert mellom de to fatene, noe som gjør det iøynefallende mulig å redusere sidedimensjonene til motoren, der veggen som deler seg tønnene kan til og med nå bare 5 millimeter som i tilfellet med 2010 Honda CBR 1000RR og 2010 Yamaha YZF-R1 . [5]
Antibankring , denne ringen brukes utelukkende i konkurranser på grunn av kostnaden og består i bruk av en kobberring (hardere enn aluminium og med større varmeledningsevne) som påføres varmt på et sete som er oppnådd i sylinderen, vanligvis denne ringen har en 2mm firkantet profil.
Denne enheten gjør det mulig å øke selvantennelsespunktet betraktelig og redusere de sannsynlige detonasjonene som vanligvis følger dette fenomenet.
Monobloc , i dette tilfellet er sylinderen en med det øvre veivhuset, dette gjør det mulig å redusere kostnadene, forbedre mekanisk styrke og redusere vibrasjoner.
Integrasjon av sylinderhodet eller blindsylinderen , i dette tilfellet er sylinderhodet et enkelt stykke med sylinderen, denne løsningen brukes på billigere motorer og som generelt bruker luftkjøling, dette er fordi det gjør det mulig å redusere kostnader og vibrasjoner. lett kunne brukes på totaktsmotorer, mens det på firetaktsmotorer er vanskeligere og fortsatt krever en del av sylinderhodet som kan demonteres på grunn av distribusjonskomponentene.
Denne løsningen ble også brukt i racing med 1952 Ferrari 500 F2 firesylindret motor og Offenhauser -motoren for Indianapolis-løp.
Monoblokk med integrert hode , i dette tilfellet har du hodet, sylinderen og den øvre basen som er ett.

Merknader

^ Måling av sylinderveggtemperatur i en luftkjølt totaktssyklus (1973) , på ruor.uottawa.ca . Hentet 9. mars 2014 (arkivert fra originalen 9. mars 2014) .
^ Termisk belastning på sylinderveggene til en forbrenningsmotor
^ Sylindre, sylinderforinger, baser
^ CYLINDER BARRELS , på precombustionchambers.com . Hentet 21. mars 2014 (arkivert fra originalen 22. mars 2014) .
^ Massimo Clarke, Hvor er japanerne? , i Masterbike , vol. 3, nei. 8/9, august / september 2010, s. 108-114.