En kolv är en skiva eller kort cylinder som passar tätt inuti en motorcylinder där den rör sig upp och ner mot en vätska eller gas, som används i en förbränningsmotor för att få rörelse, eller i en pump för att ge rörelse.
En kolv är en komponent i kolvmotorer, kolvpumpar, gaskompressorer, hydraulcylindrar och pneumatiska cylindrar, bland andra liknande mekanismer. Det är den rörliga komponenten som är innesluten i en cylinder och görs gastät av kolvringar.
I en motor är dess syfte att överföra kraft från den expanderande gasen i cylindern till vevaxeln via en kolvstång och/eller vevstake.
I fyrtaktsmotorer (bensin- och dieselmotorer) sker insugnings-, kompressions-, förbrännings- och avgasprocesserna ovanför kolven i cylinderhuvudet, vilket tvingar kolven att röra sig upp och ner (eller in och ut i en plan motor). inuti cylindern och får vevaxeln att rotera.
I en pump är funktionen omvänd och kraft överförs från vevaxeln till kolven i syfte att komprimera eller spruta ut vätskan i cylindern. I vissa motorer fungerar kolven också som en ventil genom att täcka och avtäcka portar i cylindern.
Motorkomponenter måste vara slitstarka för lång livslängd och lätta för att förbättra effektiviteten.
Som ett resultat är kolvar vanligtvis gjorda av en aluminiumlegering, men kolvringarna (som vanligtvis består av, uppifrån och ned, en kompressionsring, en torkarring och en oljering) är gjorda av gjutjärn eller stål.
Oljeringen torkar olja från cylinderväggen när kolven rör sig, men med tiden kan den och de andra ringarna slitas, vilket gör att olja från vevhuset kan flytta in i förbränningskammaren.
Överdriven oljeförbrukning och vit rök från avgasrören indikerar förslitning av kolvringen.
Förbränningsmotorer kan arbeta med en enda cylinder – och därför en kolv (motorcyklar och bensingräsklippare) eller så många som 12, men de flesta bilar har fyra eller sex.
Radialmotorer, som vanligtvis används i propellerdrivna plan, har ett udda antal cylindrar och kolvar för en smidigare drift.
Kolvar finns också i externa förbränningsmotorer, även kända som ångmotorer, där vatten värms upp i en panna och den resulterande ångan används för att driva ett par kolvar (vanligtvis) i externa cylindrar, som sedan driver hjulen. Roterande motorer har inga cylindrar eller kolvar.
Kolven, som den rörliga delen av förbränningskammaren, har till uppgift att omvandla denna frigjorda energi till mekaniskt arbete. Kolvens grundstruktur är en ihålig cylinder, stängd på ena sidan, med segmentens kolvkrona med ringbälte, stiftbov och kjol.
Huvuddelar av en kolv och deras funktioner:
Kolvringar upprätthåller gaskompression mellan kolven och cylinderväggen. Kolvringar tätar cylindern så att förbränningsgas som genereras vid antändningstillfället inte läcker in i öppningen mellan kolven och cylindern.
Det finns vanligtvis 3 typer av kolvringar i en typisk bilmotor:
MER: Vad är kolvring?
En kolvs kjol hänvisar till det cylindriska materialet monterat på den runda delen av en kolv. Delen är vanligtvis gjord av gjutjärn på grund av dess utmärkta slitstyrka och självsmörjande egenskaper. Kjolen innehåller spåren för montering av kolvens oljering och kompressionsringarna. Kolvkjolar finns i olika utföranden för att möta specifika applikationer.
Det finns två huvudtyper av kolvkjolar:
Kolvtappen är också känd som en handledsstift eller en stift, som använde för att ansluta kolven till vevstaken och ger ett lager för vevstaken att svänga på när kolven rör sig.
I mycket tidiga motorkonstruktioner, inklusive de som drivs av ånga, och många mycket stora stationära eller marina motorer, är kolvstiftet placerat i ett glidande tvärhuvud som ansluts till kolven via en stång.
Kolvstiftet är vanligtvis en smidd kort ihålig stav gjord av en stållegering med hög hållfasthet och hårdhet som kan vara fysiskt separerad från både vevstaken och kolven eller tvärhuvudet.
Kolvstiftsdesign, särskilt i små, högvarviga fordonsmotorer, är utmanande. Kolvtappen måste arbeta under några av de högsta temperaturerna i motorn och dess placering gör det svårt att smörja samtidigt som det förblir litet och lätt för att passa inom kolvdiametern och inte öka kolvmassan i onödan.
Kraven på lätthet och kompakthet kräver en stång med liten diameter som utsätts för höga skjuv- och böjbelastningar och som har några av de högsta tryckbelastningarna av något lager i hela motorn.
För att övervinna dessa problem är materialen som kolvtappen är gjord av och sättet på vilken den är tillverkad bland de mest sofistikerade av alla mekaniska komponenter som finns i förbränningsmotorer.
Dessa ger upphov till följande typer av stift.
Det är också känt som en kolvkrona eller kupol, huvudet på en kolv är dess topp. Det är den del som kommer i kontakt med förbränningsgaser. Detta värmer upp den till extremt höga temperaturer. För att förhindra smältning är kolvhuvudsdelar tillverkade av speciallegeringar, inklusive stållegeringar.
Ett kolvhuvud är vanligtvis byggt med kanaler och håligheter. Detta hjälper till att skapa en virvel som förbättrar förbränningen. Olika typer av kolvhuvuden används i olika motorer. Orsakerna till skillnaderna varierar. Den föredragna utformningen av kolvhuvudet beror på många faktorer, såsom förväntad prestanda och typen av motor.
En vevstång även kallad vevstång, är den del av en kolvmotor som förbinder kolven med vevaxeln. Tillsammans med veven omvandlar vevstången kolvens fram- och återgående rörelse till rotation av vevaxeln.
MER: Vad är vevstake?
Lagren är kolvdelar som är placerade på de punkter där svängrotation sker. Dessa är vanligtvis halvcirkulära metallbitar som passar in i hålen på dessa punkter. Kolvlagren inkluderar kopparna i den stora änden där stången är ansluten till vevaxeln. Det finns även lager på den lilla änden där stången ansluter till kolven.
Kolvlager är vanligtvis gjorda av kompositmetaller som blykoppar, kiselaluminium och andra. Lagren är ofta belagda för att förbättra hårdheten och för att stödja belastningen från kolven och vevstakens rörelser.
Det finns tre typer av kolvar, var och en döpt efter sin form:platt topp, kupol och skål.
Hur enkelt det än låter, en platt kolv har en platt topp. Platta kolvar har den minsta mängden ytutrymme; detta gör det möjligt för dem att skapa mest kraft. Denna typ av kolv är idealisk för att skapa effektiv förbränning.
Platta kolvar skapar den jämnaste flamfördelningen. Svårigheten som kommer med detta är att det kan skapa för mycket kompression för mindre förbränningskammare.
Skålkolvar utgör minst problem för ingenjörer. Det beror mer på var de används än någon egendom, de själva innehar.
De är formade precis som en tallrik med de yttre kanterna något ihoprullade. Vanligtvis används tallrikskolvar i förstärkta applikationer som inte kräver en höglyftande kamaxel eller högt kompressionsförhållande.
Motsatt i konceptet till skålen kolvar, dessa bubblar i mitten som toppen av en stadion. Detta görs för att öka den tillgängliga ytan på kolvens ovansida. Mer yta betyder mindre kompression.
Medan mer kompression betyder att mer kraft genereras, finns det en övre gräns för vad varje förbränningskammare kan hantera. Att minska kompressionshastigheten på detta sätt förhindrar i huvudsak att motorn sliter sönder sig själv.
Det är bara ett verktyg för att begränsa mängden kraft som genereras till vad motorn kan hantera säkert.
Om du bara har börjat är detta bara början. Du kan inte förstå hela pusslet utan att sätta bitarna i ett sammanhang med varandra.
Så även om detta förklarar vad kolvar gör och hur skillnader i form spelar roll, måste det förstås i sammanhanget av hela motorn för att få hela bilden. Fortsätt studera så är du på väg.
Följande är typerna av kolvar:
Stamkolvarna är långa i förhållande till sin diameter. De fungerar både som kolv och cylindriskt tvärhuvud. Eftersom vevstaken är vinklad under mycket av sin rotation finns det också en sidokraft som reagerar längs kolvens sida mot cylinderväggen. En längre kolv hjälper till att stödja detta.
Trunk-kolvar har varit en vanlig design av kolvar sedan de första dagarna av den fram- och återgående förbränningsmotorn. De användes för både bensin- och dieselmotorer, även om höghastighetsmotorer nu har anammat den lättare slipkolven.
En egenskap hos de flesta trunkkolvar, särskilt för dieselmotorer, är att de har ett spår för en oljering under kolvtappen, förutom ringarna mellan kolvtappen och kronan.
Namnet "trunk kolv" kommer från "trunk motor", en tidig design av den marina ångmotorn.
För att göra dessa mer kompakta undvek de ångmaskinens vanliga kolvstång med separat tvärhuvud och var istället den första motordesignen som placerade kolvstiftet direkt i kolven.
I övrigt hade dessa stammotorkolvar föga likheter med trunkkolven; de var extremt stora i diameter och dubbelverkande. Deras 'trunk' var en smal cylinder monterad i mitten av kolven.
Stora dieselmotorer med långsam hastighet kan kräva ytterligare stöd för sidokrafterna på kolven. Dessa motorer använder vanligtvis korshuvudkolvar.
Huvudkolven har en stor kolvstång som sträcker sig nedåt från kolven till vad som faktiskt är en andra kolv med mindre diameter. Huvudkolven är ansvarig för gastätning och bär kolvringar.
Den mindre kolven är en ren mekanisk styrning. Den löper i en liten cylinder som en bålstyrning och bär även kolvstiftet.
Smörjning av tvärhuvudet har fördelar jämfört med stamkolven eftersom dess smörjolja inte utsätts för förbränningsvärme:oljan är inte förorenad av förbränningssotpartiklar, den bryts inte ner på grund av värmen och en tunnare, mindre trögflytande olja kan användas.
Friktionen för både kolv och tvärhuvud kanske bara hälften av den för en stamkolv. På grund av den extra vikten av dessa kolvar används de inte för höghastighetsmotorer.
En glidkolv är en kolv för en bensinmotor som har reducerats i storlek och vikt så mycket som möjligt.
I det extrema fallet reduceras de till kolvkronan, stöd för kolvringarna och precis så mycket av kolvkjolen som återstår för att lämna två land för att stoppa kolvens gunga i hålet.
Kolvkjolens sidor runt kolvtappen är reducerade bort från cylinderväggen.
Syftet är mest att minska den fram- och återgående massan, vilket gör det lättare att balansera motorn och därmed tillåta höga varvtal. I racingapplikationer kan toffelkolvkjolar konfigureras för att ge extremt lätt vikt samtidigt som styvheten och styrkan hos en hel kjol bibehålls.
Minskad tröghet förbättrar också motorns mekaniska effektivitet:de krafter som krävs för att accelerera och bromsa de fram- och återgående delarna orsakar mer kolvfriktion med cylinderväggen än vätsketrycket på kolvhuvudet.
En sekundär fördel kan vara en viss minskning av friktionen med cylinderväggen, eftersom den yta av kjolen som glider upp och ner i cylindern halveras. Mest friktion beror dock på kolvringen, som är de delar som faktiskt passar tätast i hålet och handledsstiftets lagerytor, och därmed minskar fördelen.
Deflektorkolvar används i tvåtaktsmotorer med vevhuskompression, där gasflödet i cylindern måste riktas noggrant för att ge effektiv spolning.
Med korsrening är överföringen (inloppet till cylindern) och avgasportarna på direkt vända sidor av cylinderväggen.
För att förhindra att den inkommande blandningen passerar rakt över från den ena porten till den andra har kolven en upphöjd ribba på sin krona. Detta är avsett att avleda den inkommande blandningen uppåt, runt förbränningskammaren.
Mycket ansträngning, och många olika utformningar av kolvkronan, lades ner på att utveckla förbättrad rensning. Kronorna utvecklades från en enkel ribba till en stor asymmetrisk utbuktning, vanligtvis med en brant yta på inloppssidan och en mjuk kurva på avgasröret.
Trots detta var korsrensning aldrig så effektivt som man hoppats. De flesta motorer använder idag Schnoodle-porting istället. Detta placerar ett par överföringsportar i cylinderns sidor och uppmuntrar gasflödet att rotera runt en vertikal axel, snarare än en horisontell axel.
I racingmotorer är kolvstyrkan och styvheten vanligtvis mycket högre än för en personbilsmotor, medan vikten är mycket mindre för att uppnå det höga motorvarvtal som krävs i racing.
De viktigaste uppgifterna som kolvarna måste uppfylla är:
När den specifika motoreffekten ökar, ökar kraven på kolven samtidigt.
Huvudapplikationen för kolvarna är:
De främsta fördelarna med kolvarna är:
De största nackdelarna med kolvarna är:
En kolv är en komponent i kolvmotorer, kolvpumpar, gaskompressorer, hydraulcylindrar och pneumatiska cylindrar, bland andra liknande mekanismer. Det är den rörliga komponenten som ryms av en cylinder och görs gastät av kolvringar.
Huvuddelar av en kolv:
Det finns tre typer av kolvar, var och en döpt efter sin form:platt topp, kupol och skål.
En kolv är hjärtat i en kolvmotor. Den består av ett rörligt cirkulärt metallstycke med kolvringar för att uppnå en lufttät tätning när den väl är installerad i motorcylindern. Kolven är fäst via en kolv/gudgeon tapp till en vevstake, som i sin tur är ansluten till vevaxeln.
I fyrtaktsmotorer (bensin och diesel) sker insugnings-, kompressions-, förbrännings- och avgasprocess ovanför kolven i cylinderhuvudet, vilket tvingar kolven att röra sig upp och ner (eller in och ut i en platt motor). ) i cylindern, vilket får vevaxeln att vrida sig.
En kolv är en rörlig skiva innesluten i en cylinder som görs gastät av kolvringar. Skivan rör sig inuti cylindern när en vätska eller gas inuti cylindern expanderar och drar ihop sig. En kolv hjälper till att omvandla värmeenergi till mekaniskt arbete och vice versa.
En av kolvens och kolvringarnas primära funktioner är att täta den trycksatta förbränningskammaren från vevhuset. På grund av spelet mellan kolven och cylindern kan förbränningsgaser (blow-by) komma in i vevhuset under den kinematiska rörelsesekvensen.
Kolven är fäst via en handledsstift till en vevstång, som i sin tur är ansluten till vevaxeln, och tillsammans förvandlar de upp och ner (fram- och återgående) rörelsen till en rund och rund (rotations) rörelse för att driva hjulen. Den resulterande explosionen tvingar kolven nedåt, vilket skapar avgaser.
Det finns tre typer av kolvar, var och en döpt efter sin form:platt topp, kupol och skål.
Huvudkomponenter i en förbränningsmotor. Cylindrarna är även utrustade med ventiler som släpper in luft och bränsle, och låter avgaser strömma ut. Bränslet inuti motorn antänds med tändstift, och denna förbränning driver kolvarnas rörelse.
Kolven är en viktig del av förbränningsmotorn som är nyckeln till att omvandla bränslet som du använder för att fylla din bil till energi för att driva bilen framåt. Det är en rörlig komponent som används för att överföra kraften från gasen som expanderar i cylindrarna till vevaxeln för att vrida hjulen.
Kolvens funktioner är följande:
Sprickor i toppen av en kolv (krona) i bensinmotorer är vanligtvis resultatet av för högt förbränningstryck orsakat av för hög kompression eller överavancerad tändningstid. De konstanta drastiska förändringarna i förbränningstemperaturen resulterar så småningom i termiska sprickor i kolvkronan.
Kolvarna är en av de viktigaste delarna av en motor eftersom de är de mekanismer som innehåller motorns energi. Kolvarna är placerade i cylinderblocket. Antalet cylindrar i en motor kan variera. Inuti cylindern sprutas en blandning av bränsle och luft in genom insugningsventilen.
Kolvar är gjorda av antingen lågkolhaltigt stål eller aluminiumlegeringar. Kolven utsätts för hög värme, tröghet, vibrationer och friktion. Kolstål minimerar effekterna av differentiell termisk expansion mellan kolven och cylinderväggarna.
Typiska siffror är mellan 500 rpm och 7000 rpm. Eftersom varje cylinder måste gå upp och ner en gång för varje varv rör sig de uppenbarligen snabbare när du trycker ner gaspedalen längre ner.
En typisk bilmotor går på tomgång runt 700 rpm och redlines runt 7 000 rpm. Detta motsvarar att en kolv går upp och ner cirka 12 gånger per sekund vid tomgång och 120 gånger per sekund vid röd linje.
Kamaxeln styr öppning och stängning av ventilerna. Fördelaren får tändstiften att gnista, vilket antänder bränsle-luftblandningen. Den resulterande explosionen tvingar en kolv att röra sig nedåt vilket i sin tur får vevaxeln att rotera.
Kolvskador eller kolvslitage är en viktig orsak till motorhaveri. Det resulterar i förlorad kompression, ökade utsläpp, läckage av gaser från förbränningskammaren och förlust av smörjning. När skador involverar kolvringar kan det innebära att olja letar sig in i förbränningskammaren.
