در موتورهای رفت و برگشتی، برای آنکه بتوانیم از سوخت موجود در باک بنزین به تولید انرژی دست یابیم، به قطعه ای به نام پیستون نیاز داریم. بدون پیستون‌ها، ترکیب شدن هوا و سوخت با یکدیگر ناممکن است؛ بنابراین حرکت دادن خودرو نیز غیر ممکن می شود.
پیستون موتور، جزء متحرکی از سیستم موتور خودروها بوده که وظیفه این ترکیب را بر عهده داشته و خرابی عملکردی آنها علاوه بر آسیب به موتور، می‌تواند باعث آسیب به سرنشینان خودرو نیز گردد.
اگر شما نیز نمی‌دانید که پیستون و کار پیستون چیست، در این بخش از تراک کوماتسو، اینجاییم تا با بررسی انواع آنها و وظیفه پیستون، شما را با این وسیله حیاتی بیشتر آشنا کنیم.
وظیفه پیستون چیست
پیستون‌ها، دیسک‌هایی قطور از جنس فولاد هستند که از یک سمت به شاتون متصل بوده و در طول استوانه‌های موجود در موتور به بالا و پایین حرکت می‌کنند. هرچه سرعت حرکت این پیستون‌ها بالاتر باشد، هوای درون سیلندر بیشتر فشرده شده و بنابراین ترکیب اکسیژن با بنزین کامل تر صورت می‌گیرد. اگر این مخلوط شدن به طور کامل در موتور انجام نگیرد، به اصطلاح می‌گوییم که موتور دچار احتراق ناقص شده است.
هنگا‌می‌که با سرعت بالا حرکت می‌کنید، سرعت پیستون به ۳۰ الی ۶۰ دور در ثانیه نیز می‌رسد. در ماشین‌های سنگین، حرکت پیستون‌ها کندتر از ماشین‌های سبک است ولی در عوض این حرکت کندتر باعث ایجاد قدرت زیاد در موتور آنها می‌شود.
یکی دیگر از وظایف اصلی پیستون‌ها که معمولا توسط بسیاری از افراد فراموش می‌شود، کمک به خروج دود و فشار هوای حاصل از احتراق موتور است. اگر گرما و فشار حاصل از احتراق درون موتور باقی بماند، موتور سریعا منفجر شده و به سرنشینان خودرو آسیب می‌رساند.
انواع پیستون
متداول ترین پیستون‌های موجود در بازار شامل موارد زیر است:
مدل پهن:
سطح مقطع این نوع نسبت به دیگر انواع آنها بیشتر بوده و این بیشتر بودن سطح مقطع باعث می‌شود تا سرعت حرکت آنها کاهش یافته و انرژی موجود در بنزین منجر به تولید قدرت گردد. از این پیستون‌ها معمولا در ماشین‌های سنگین و آفرود استفاده می‌شود.
پیستون معمولی:
در اکثر خودروهای روزمره، از این نوع استفاده می‌شود. این پیستون‌ها به صورت چهار زمانه فعالیت می‌کنند. پرکاربرد ترین انواع پیستون‌های معمولی به صورت زیر است:
پیستون خطی:
سیلندرها به صورت خطی کنار هم قراگرفته اند و یک ردیف مستطیلی را تشکیل می دهند. اکثر پیستون‌های موتور خطی از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده‌اند و به شکل استوانه‌ای با روکش صاف هستند که در هنگام احتراق در معرض دما و فشار بسیار بالایی قرار دارند. رینگ های این پیستون آب بندی مناسب را تضمین کرده و نشت گاز بین پیستون و دیواره سیلندر را به حداقل می رساند. اندازه، طول و طراحی کلی پیستون های موتور خطی دارای اهمیت بسیار بالایی بوده و باید قبل از تعمیر و یا تعویض آن ها اطلاعات کاملی نسبت به انواع مدل های آن داشته باشید.
پیستون V شکل:
همانطور که از نام آن نیز مشخص است، در این حالت، سیلندرها دو به دو و به صورت V در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. در این موتورهای وی شکل، دو دسته پیستون وجود داشته که به شکل V و با کمک یک میل لنگ مشترک مرتب شده اند. پیستون های مورد استفاده در موتورهای V معمولا کوتاه تر از پیستون های مورد استفاده در موتورهای خطی هستند. در اکثر ماشین‌های ایرانی از این نوع پیستون استفاده می‌شود.
مدل نازک:
پیستون های نازک، که با نام پیستون های سبک نیز شناخته می شوند، طوری طراحی شده اند که ساختار و وزن به صرفه تری نسبت به دیگر پیستون ها داشته باشند. از این پیستون ها معمولاً در موتورسیلکلت هایی با کارایی بالا و موتور خودروهای های مسابقه ای استفاده می شوند تا عملکرد موتور به طور قابل توجهی بهبود یابد.
پیستون های نازک با استفاده از مواد پیشرفته مانند آلومینیوم های خاص یا مخلوط های آلیاژی ساخته می شوند که در عین داشتن استحکام بالا، وزن کمی دارند. وزن کاهش یافته این پیستون ها اینرسی را کاهش داده و به وسیله نقلیه اجازه می دهد تا سریع تر بچرخد و به دور در دقیقه بالایی برسد.
قسمت‌های اصلی پیستون شامل چیست
با توجه به تنوع بسیار بالای موتور‌ها و سیلندرها، اجزای همه پیستون‌ها به یک صورت نبوده و بسیار متنوع است. به همین منظور، در این بخش در مورد مهم ترین اجزای پیستون‌ها صحبت خواهیم کرد:
تاج:
بخش بالایی و انتهایی پیستون است که به طور مستقیم با هوا و گاز در ارتباط است و باعث افزایش فشار می‌شود. سر تاج پیستون‌ها به سه صورت صاف، مقعر و محدب موجود است.
شیار رینگ:
در بخش میانی پیستون‌ها قرار دارند و محل قرار گرفتن رینگ‌ها را فراهم می‌کنند. بسته به نوع پیستون و نوع موتور، شیار هر رینگ می‌تواند به سه حالت بدون شیار(رینگ روغن)، شیار تراکمی‌‌بالا و شیار تراکمی‌‌پایین باشد.
سوراخ گژن پین:
میله‌ای است توخالی که برای برقراری ارتباط پیستون با شاتون به کار می‌رود. این قطعه با نام انگشتی نیز شناخته می‌شود.
شاتون:
بخش ارتباط دهنده پیستون به یاتاقان‌ها هستند. انفجار حاصل از پیستون به شاتون منتقل شده و سپس شاتون با کمک یاتاقان‌ها باعث حرکت میل لنگ خودرو می‌شود.
دامنه:
بخش پایینی پیستون که با سه حالت بدون برش، با برش سطحی و با برش کامل طراحی می‌شود و با شاتون و میل‌لنگ در ارتباط است. قطر دامنه پیستون معمولا از تاج کمتر است.
جنس پیستون چیست
بسته به آنکه از پیستون‌ها برای چه نوع موتور و سیلندری استفاده شوند، آنها معمولا از دو جنس آلومینیوم و یا چدن هستند:
پیستون‌های آلومینیومی:
این نوع نسبت به پیستون‌های چدنی سبک تر هستند و به دلیل داشتن ماهیت سبک وزنی و رسانایی حرارتی بالا، به طور گسترده در موتورهای مدرن مورد استفاده قرار می گیرند. این پیستون ها معمولاً از آلیاژ آلومینیوم ساخته می شوند که استحکام نسبتا مناسبی داشته و از اتلاف حرارت در موتور جلوگیری می کنند. از مهم ترین نقاط قوت این پیستون ها می توان به وزن کم و اصطکاک پائین آن ها اشاره کرد. از آن سو نیز، اصلی ترین نقطه ضعف پیستون‌های آلومینیومی، منبسط شدن آنها در حرارت بالا است که این مورد نیز با کمک خنک کننده و رادیاتور‌ها قابل پیش گیری است.
پیستون‌های چدنی:
این نوع پیستون‌ها نسبت به پیستون‌های آلومینیومی سنگین‌تر هستند ولی در عوض میزان مقاومت بسیار بالاتری نسبت به پیستون های آلومینومی دارند. به دلیل داشتن وزن و مقاومت بالا، از آنها برای خودروهای سنگین استفاده می‌شوند.
سخن پایانی
در موتورهای احتراقی، ترکیب اکسیژن و سوخت با یکدیگر، توسط پیستون‌های صورت گرفته و بدون آنها این موتور‌ها کاملا بی استفاده می‌شوند.امیدواریم با کمک این مقاله نسبت به پیستون‌ها اطلاعات بیشتری را کسب کرده باشید.