Piston Pimleri Neden Boş?

Piston Pin Tasarımı ve Uyumu

Neden piston piminin ortası çıkarıldı? Katı çelik pim daha güçlü görünebilir, ancak bir motor bileşeni sadece malzeme miktarıyla değerlendirilemez. Pim hızlanır, yavaşlar ve piston ile yön değiştirir, bu yüzden kütlesi de atalet yüklerine katkıda bulunur.

Boş bir bölüm geometrik bir özellikten faydalanır: merkezden daha uzak malzeme, bükülme sertliğine daha fazla katkıda bulunur. Bazı merkezi malzemenin çıkarılması, kütleyi azaltırken bu sertliğin büyük bir kısmını korur. Ancak, boru artırmak duvar kalınlığını azaltır, bu da deformasyon ve yorgunluğu tasarım açısından önemli bir konu haline getirir.

Bu aynı şekilde, aynı dış çapa ve uzunluğa sahip iki piston piminin otomatik olarak değiştirilememesinin nedenini açıklar. Deşik geometrisi, malzeme, boyut toleransları ve piston ile bağlantı çubuğu ile çalışma koşullarını etkiler.

Merkez çıkarıldığında ne kadar bükülme sertliği kaybedilir?

Uniform silindirik bir model geometriyi açıklamaya yardımcı olur. Dış çapı D ve iç çapı d için, kesit alanı A ve alanın ikinci momenti şunlardır:

Aynı malzeme ve uzunluk için, kesitsel alan kütleyi belirler. İkinci alan anı, bükülme sertliğini hesaplamak için kullanılan geometrik parametredir. Alan, çapın kare oranına bağlıdırken, I dördüncü kuvvete kadar çapa bağlıdır. Bu nedenle merkezi malzemenin kaldırılması, kütle ve bükülme sertliğini aynı oranda azaltmaz.

Örneğin, iç çapın dış çapın %50'si olduğunu, dış çap, uzunluk ve malzeme ile katı bir silindirle aynı olduğunu varsayalım. Hesaplanan kütle azalması %25, I ise %6,25 azalır. Aynı elastik modül E ile bükülme sertliği EI de %6,25 azalır.

Neden boru mümkün olduğunca büyük yapmıyorsunuz?

Çalışma sırasında, bağlantı çubuğunun küçük ucu pimin ortasından yük uygularken, piston pimi patronları her iki tarafta destekler. Pim uzunluğu boyunca bükülür ve yerel temas yükleri dairesel bölümünü oval biçime dönüştürebilir. Duvar kalınlığı, her iki deformasyon biçimini de etkiler.

Piston pimi arıza analizi, geometri, bükülme, ovalleşme, temas basıncı ve başlangıç boşluğu birlikte ele alır. [2] Sadece ikinci alan anı, belirli bir pim için uygun bir deşik çapını belirleyemez.

Daha ince bir duvar kütleyi daha da azaltabilir, ancak aynı zamanda deformasyonu artırabilir ve pin, piston patronları ile bağlantı çubuklu küçük uç arasındaki basınç dağılımını değiştirebilir. Duvar kalınlığı, motor yüklerine ve birleştirme bileşenlerine uygun olmalıdır.

Kanal mutlaka düz, sabit çaplı bir delik değildir. ISO 18669-1, silindirik, merkez takviyeli ve konik delik tasarımlarını içerir. [1] Farklı profiller, pim boyunca duvar kalınlığı dağılımını değiştirir, ancak uygunlukları yine de destek pozisyonlarına, çalışma koşullarına ve üretim gereksinimlerine bağlıdır.

Piston pin kütlesi neden önemlidir?

Piston pimi geri gidişli montajın bir parçasını oluşturur. Aynı ivmede, atalet kuvveti kütleyle orantılıdır: F = ma. Pim kütlesini azaltmak, aynı hareket koşullarında bağlantı çubuğundan iletilen atalet yükünü azaltır.

SAE Teknik Belgesi 2015-01-0523'te, MAHLE mühendisleri, piston pinlerinin motor uygulamasına bağlı olarak reciprocating kütlesinin yaklaşık %10–30'unu oluşturabildiğini bildirmektedir. Kompozit tasarımları, çelik bir kılıfı alüminyum çekirdeğe sahip olup, benzinli motorlar için yaklaşık %20, yolcu araç dizel motorları için ise %30 ağırlık azalması bildirilmiştir. [3]

Bu araştırma, daha hafif piston pinlerine olan mühendislik ilgisini göstermektedir. Ancak, kompozit pim, geleneksel içi boş çelik pimlerden farklı bir tasarımdır. Bildirilen ağırlık azalmaları doğrudan yukarıdaki boş kesitli örneğine uygulanmamalıdır.

Piston pinleri genellikle çelikten üretilir. [6] Boş tasarım, karşılıklı kütlesi yük gereksinimlerine karşı dengeler. Özel malzeme kalitesi ve ısılı işlem gereksinimleri, ilgili ürünün teknik spesifikasyonundan alınmalıdır.

Piston malzemesi ve piston pimi malzemesi farklı özelliklere sahiptir

POWCODE pistonlar için AC8A alüminyum alaşımını belirtirDV6 8V motor parça platformu. AC8A, piston gövdesini ifade eder, piston pini değil. Piston pimi çeliği kalitesi ve ısı muamelesi, verilen pin için ayrı olarak onaylanmalıdır; piston alaşımından çıkarılamaz.

Aynı dış boyutlar aynı uyumu garanti etmez

Ürün katalogları genellikle piston pimi çapı ve uzunluğunu listeler. Bu boyutlar bir bileşeni tanımlamaya yardımcı olur, ancak tam mühendislik spesifikasyonunu tanımlamaz. Silinim profili, duvar kalınlığı, gerçek kütle, malzeme, ısı işlem ve boyut toleransları da kontrol edilmelidir.

Boşluk-uyum arayüzü için, diyametrisel boşluk gerçek deşik çapından gerçek pim çapına eşittir. Pim ve boru eşzamanlı olduğunda, her iki taraftaki radyal boşluk diyametri boşluğun yarısıdır. Bu bir hesaplama ilişkisidir, herhangi bir motor için kabul edilebilir bir boşluk spesifikasyonu değildir.

Daha büyük pim çapı veya daha küçük bir delik boşluğu azaltır; tersine ise boşluğu artırır. Ölçüm sıcaklığı, ölçüm konumu ve form hataları da değerlendirmeyi etkiler. Tutma yöntemleri motorlar ve arayüzler arasında farklılık gösterir, bu nedenle tek bir boşluk değeri evrensel olarak uygulanamaz.

Motor bileşeni geliştirme sırasında, POWCODE fiziksel karşılaştırma için farklı kaynaklardan piston montajları ve ilgili örnekler satın almıştır. Bu deneyim, katalog boyutlarının ötesinde malzeme özellikleri ve uyum gereksinimlerine dikkatimizi çekmiştir. Örnek karşılaştırmalar, daha fazla araştırma için soruları belirlemeye yardımcı olur, ancak malzeme testi, üretim partisi istatistikleri veya motor dayanıklılık doğrulamasının yerini almaz.

26 × 61 mm DV6 piston pimi bize ne söylüyor?

Federal-Mogul PowerLine kataloğu, 75 mm silindir deliği, 41.750 mm sıkıştırma yüksekliği, 45.000 mm yanma kasesi çapı ve 26 × 61 mm piston pimi ile DV6C uygulama pistonu 87-72772-STD'yi listelemektedir. Daha önceki DV6 uygulama pistonu 87-71783-STD ayrıca 26 × 61 mm pimi de listelenmektedir. [4–5]

Nominal pim çapı ve uzunluğunun eşleşmesi, boru geometrisi, kütlesi, ısı işlemi veya üretim toleranslarını belirlemez. 26 × 61 mm boyutları bir tanımlama ipucudur ve motor versiyonları arasında değiştirilebilirlik için yeterli kanıt değildir. Özel parça numaraları ve uygulama bilgileri de kontrol edilmelidir.

Piston pimi seçerken başka neler kontrol edilmeli?

Boş geometri, bir pimin nasıl ağırlık tasarrufu yapabileceğini, ancak seçimin belirli bileşene geri dönmesi gerektiğini açıklar. Dış çapı ve uzunluk başlangıç noktasıdır. Toleranslar, boru geometrisi, malzeme, ısı işlem ve piston tarafı ile bağlantı çubuk tarafı uyum gereksinimleri destekleyici spesifikasyonlara ihtiyaç duyar.

Aynı dış boyutlara sahip iki pim karşılaştırıldığında, ağırlık veya duvar kalınlığı yalnızca hangisinin uygun olduğunu belirlemez. Değiştirilebilir bir kanıt olup olmadığını değerlendirmeden önce amaçlarını ve uyum düzenlemelerini doğrulayın.