يحتوي كل محرك احتراق داخلي على رأس أسطوانة (رأس أسطوانة) - وهو جزء مهم يشكل مع رأس المكبس غرفة احتراق، ويلعب دورًا مهمًا في تشغيل الأنظمة الفردية لوحدة الطاقة.اقرأ كل شيء عن رؤوس الأسطوانات وأنواعها وتصميمها وإمكانية تطبيقها وصيانتها وإصلاحها في هذه المقالة.
ما هو رأس الاسطوانة؟
رأس الأسطوانة (رأس الأسطوانة) عبارة عن وحدة محرك احتراق داخلي مثبتة في الجزء العلوي من كتلة الأسطوانة.
يعد رأس الأسطوانة أحد الأجزاء الرئيسية لمحرك الاحتراق الداخلي، فهو يضمن عمله ويحدد خصائص أدائه الرئيسية.لكن الرأس مكلف بعدد من الوظائف:
• تشكيل غرف الاحتراق - في الجزء السفلي من الرأس، الموجود مباشرة فوق الاسطوانة، يتم تنفيذ غرفة الاحتراق (جزئيا أو كليا)، ويتم تشكيل حجمها الكامل عند الوصول إلى مكبس TDC.
• إمداد الهواء أو خليط الهواء والوقود إلى غرفة الاحتراق - يتم عمل القنوات المقابلة (السحب) في رأس الأسطوانة.
• إزالة غازات العادم من غرف الاحتراق - يتم عمل القنوات المقابلة (العادم) في رأس الأسطوانة.
• تبريد وحدة الطاقة - يوجد في رأس الأسطوانة قنوات لغلاف الماء الذي يدور من خلاله سائل التبريد.
• التأكد من عمل آلية توزيع الغاز (التوقيت) - توجد صمامات في الرأس (مع جميع الأجزاء المرتبطة بها - البطانات والمقاعد) التي تفتح وتغلق قنوات السحب والعادم وفقاً لضربات المحرك.أيضًا، يمكن وضع التوقيت بالكامل على الرأس - عمود الحدبات (الأعمدة) مع محاملها وتروسها، ومحرك الصمام، ونوابض الصمامات والأجزاء الأخرى ذات الصلة؛
• تشحيم أجزاء التوقيت - يتم عمل قنوات وحاويات في الرأس، يتدفق من خلالها الزيت إلى أسطح أجزاء الاحتكاك.
• التأكد من تشغيل نظام حقن الوقود (في محركات الديزل ومحركات الحقن) و/أو نظام الإشعال (في محركات البنزين) - يتم تركيب حاقن الوقود و/أو شمعات الإشعال مع الأجزاء ذات الصلة (وكذلك شمعات توهج الديزل) على المحرك رأس؛
• العمل كجزء من الجسم لتركيب المكونات المختلفة - مشعب السحب والعادم، وأجهزة الاستشعار، والأنابيب، والأقواس، والبكرات، والأغطية وغيرها.
نظرًا لهذه المجموعة الواسعة من الوظائف، يتم فرض متطلبات صارمة على رأس الأسطوانة، وقد يكون تصميمها معقدًا للغاية.يوجد اليوم أيضًا العديد من أنواع الرؤوس التي يتم فيها تنفيذ الوظيفة الموصوفة بطريقة أو بأخرى.
أنواع رؤوس الاسطوانات
تختلف رؤوس الأسطوانات في التصميم، ونوع وموقع غرفة الاحتراق، ووجود ونوع التوقيت، وكذلك الغرض وبعض الميزات.
يمكن أن تحتوي رؤوس الأسطوانات على واحد من أربعة تصميمات:
• رأس مشترك لجميع الأسطوانات في المحركات الخطية.
• رؤوس مشتركة لصف واحد من الأسطوانات في المحركات على شكل حرف V.
• رؤوس منفصلة لعدة أسطوانات للمحركات المستقيمة متعددة الأسطوانات.
• رؤوس أسطوانات فردية في محركات مستقيمة أحادية أو ثنائية أو متعددة الأسطوانات وعلى شكل حرف V وغيرها من المحركات.
الأنواع الرئيسية لغرف الاحتراق لمحركات الاحتراق الداخلي
في المحركات الخطية التقليدية ذات 2-6 أسطوانات، غالبًا ما يتم استخدام الرؤوس المشتركة لتغطية جميع الأسطوانات.في المحركات على شكل حرف V، يتم استخدام رؤوس الأسطوانات المشتركة لصف واحد من الأسطوانات والرؤوس الفردية لكل أسطوانة (على سبيل المثال، تستخدم محركات KAMAZ 740 ذات الثماني أسطوانات رؤوسًا منفصلة لكل أسطوانة).يتم استخدام رؤوس الأسطوانات المنفصلة للمحركات المضمنة بشكل أقل تكرارًا، وعادة ما يغطي رأس واحد 2 أو 3 أسطوانات (على سبيل المثال، في محركات الديزل ذات الست أسطوانات MMZ D-260، يتم تثبيت رأسين - واحد لـ 3 أسطوانات).يتم استخدام رؤوس الأسطوانات الفردية في محركات الديزل القوية في الخط (على سبيل المثال، في محركات الديزل Altai A-01)، وكذلك في وحدات الطاقة ذات التصميم الخاص (الملاكم ثنائي الأسطوانات، النجم، إلخ).وبطبيعة الحال، يمكن استخدام الرؤوس الفردية فقط في المحركات ذات الأسطوانة الواحدة، والتي تؤدي أيضًا وظائف المبرد المبرد بالهواء.
حسب موقع غرفة الاحتراق هناك ثلاثة أنواع من الرؤوس:
• مع وجود غرفة احتراق في رأس الأسطوانة - في هذه الحالة، يتم استخدام مكبس ذو قاع مسطح، أو به أداة إزاحة.
• مع غرفة الاحتراق في رأس الاسطوانة وفي المكبس - في هذه الحالة، يتم تنفيذ جزء من غرفة الاحتراق في رأس المكبس.
• مع وجود غرفة احتراق في المكبس - في هذه الحالة، يكون السطح السفلي لرأس الأسطوانة مسطحًا (ولكن قد تكون هناك تجاويف لتركيب الصمامات في وضع مائل).
في الوقت نفسه، يمكن أن يكون لغرف الاحتراق أشكال وتكوينات مختلفة: كروية ونصف كروية، منحدر، إسفين وشبه إسفين، بيضاوي مسطح، أسطواني، معقد (مجتمع).
على حسب وجود أجزاء التوقيت فإن رأس الوحدة هي :
• بدون توقيت - رؤوس المحركات ذات الصمامات المنخفضة والمتعددة الأسطوانات والمحركات ثنائية الأشواط بدون صمامات.
• مع الصمامات والأذرع المتأرجحة والمكونات ذات الصلة - رؤوس المحرك ذات عمود الحدبات السفلي، وتقع جميع الأجزاء في الجزء العلوي من رأس الأسطوانة.
• مع التوقيت الكامل - عمود الحدبات، محرك الصمام والصمامات مع الأجزاء ذات الصلة، تقع جميع الأجزاء في الجزء العلوي من الرأس.
أخيرًا، يمكن تقسيم الرؤوس حسب الغرض منها إلى أنواع عديدة - لوحدات الطاقة التي تعمل بالديزل والبنزين والغاز، وللمحركات منخفضة السرعة والقسرية، ولمحركات الاحتراق الداخلي المبردة بالماء والمبردة بالهواء، وما إلى ذلك. في كل هذه الحالات ، تحتوي رؤوس الأسطوانات على ميزات تصميمية معينة - الأبعاد، ووجود قنوات التبريد أو الزعانف، وشكل غرف الاحتراق، وما إلى ذلك. ولكن بشكل عام، فإن تصميم كل هذه الرؤوس هو نفسه بشكل أساسي.
تصميم رأس الاسطوانة
قسم رأس الاسطوانة
من الناحية الهيكلية، فإن رأس الأسطوانة عبارة عن جزء صلب مصنوع من مادة ذات موصلية حرارية عالية - واليوم يتم استخدام سبائك الألومنيوم والحديد الزهر الأبيض وبعض السبائك الأخرى في أغلب الأحيان.يتم تشكيل جميع أجزاء الأنظمة الموجودة فيه في الرأس - قنوات السحب والعادم، وفتحات الصمامات (يتم الضغط على البطانات التوجيهية للصمام فيها)، وغرف الاحتراق، ومقاعد الصمامات (يمكن تصنيعها من سبائك أكثر صلابة)، وأسطح الدعم للتركيب أجزاء التوقيت والآبار وفتحات التثبيت الملولبة لتثبيت الشموع و/أو الفوهات وقنوات نظام التبريد وقنوات نظام التشحيم، إذا كان الرأس مخصصًا لمحرك بعمود كامات علوي، فسيتم تشكيل سرير على سطحه العلوي لوضع العمود (من خلال الخطوط).
على الأسطح الجانبية لرأس الأسطوانة، يتم تشكيل أسطح الحشو لتركيب مجمعات السحب والعادم.يتم تركيب هذه الأجزاء من خلال حشوات مانعة للتسرب تمنع تسرب الهواء وتسرب العادم.في المحركات الحديثة، يتم تركيب هذه المكونات وغيرها على الرأس عن طريق المسامير والصواميل.
على السطح السفلي لرأس الأسطوانة، يتم عمل سطح حشو للتركيب على الكتلة.لضمان إحكام غرف الاحتراق وقنوات نظام التبريد، توجد حشية بين رأس الأسطوانة ومركز الأعمال.يمكن إجراء الختم بواسطة الحشيات التقليدية المصنوعة من البارونيت والمواد المطاطية وما إلى ذلك، ولكن في السنوات الأخيرة، تم استخدام ما يسمى بالحزم المعدنية بشكل متزايد - الحشيات المركبة القائمة على النحاس مع إدراجات صناعية.
يتم إغلاق الجزء العلوي من الرأس بغطاء (معدني أو بلاستيكي مختوم) مع رقبة حشو الزيت وسدادة.يتم تركيب الغطاء من خلال الحشية.يحمي الغطاء أجزاء التوقيت والصمامات والينابيع من الأوساخ والتلف، كما يمنع انسكاب الزيت أثناء تحرك السيارة.
تصميم رأس الاسطوانة
يتم تركيب رأس الأسطوانة على الكتلة عن طريق الأزرار أو البراغي.تعتبر الأزرار أكثر تفضيلاً لكتل الألمنيوم، لأنها توفر مشبكًا موثوقًا به على الرأس وتوزع الأحمال بالتساوي في جسم الكتلة.
تحتوي رؤوس أسطوانات المحركات المبردة بالهواء (الدراجة النارية والسكوتر وغيرها) على زعانف على السطح الخارجي - يؤدي وجود الزعانف إلى زيادة مساحة سطح الرأس بشكل كبير، مما يضمن تبريدها الفعال من خلال تدفق الهواء القادم.
قضايا صيانة وإصلاح واستبدال رأس الاسطوانة
يتعرض رأس الأسطوانة والمكونات المثبتة عليه لأحمال كبيرة، مما يؤدي إلى تآكلها وانهيارها بشكل مكثف.كقاعدة عامة، تكون أعطال الرأس نفسه نادرة - فهذه تشوهات مختلفة، وشقوق، وأضرار بسبب التآكل، وما إلى ذلك. للاستبدال، يجب عليك اختيار رأس من نفس النوع ورقم الكتالوج، وإلا فلن يقع الجزء ببساطة في الخطأ. المكان (بدون تعديلات).
في أغلب الأحيان، تحدث أعطال رأس الأسطوانة في الأنظمة المثبتة عليه - التوقيت، والتشحيم، وما إلى ذلك. عادةً ما يكون هذا تآكلًا لمقاعد الصمامات والبطانات، والصمامات نفسها، وأجزاء المحرك، وعمود الحدبات، وما إلى ذلك. في كل هذه الحالات، يتم استبدال الأجزاء المعيبة أو إصلاحه.ومع ذلك، في المرآب، يصعب إجراء بعض أنواع الإصلاحات، على سبيل المثال، الضغط والضغط على البطانات دليل الصمام، ومقاعد الصمام اللف وغيرها من الأعمال ممكنة فقط باستخدام أداة خاصة.
ينبغي إيلاء اهتمام خاص للتثبيت الصحيح لرأس الاسطوانة.من المهم أن تتذكر أن حشية رأس الأسطوانة يمكن التخلص منها، ويجب تغييرها إذا تم تفكيك الرأس، ومن غير المقبول إعادة تركيب هذا الجزء.عند تثبيت رأس الأسطوانة، يجب مراعاة الترتيب الصحيح لتشديد السحابات (الأزرار أو البراغي): عادة ما يبدأ العمل من منتصف الرأس بالحركة نحو الحواف.مع هذا التشديد، يتم توزيع الحمل على الرأس بالتساوي ومنع التشوهات غير المقبولة.
أثناء تشغيل السيارة يجب إجراء صيانة الرأس والأنظمة الموجودة فيها وفقًا لتعليمات وتوصيات الشركة المصنعة.مع الصيانة والإصلاح في الوقت المناسب، سيعمل رأس الأسطوانة والمحرك بأكمله بشكل موثوق وفعال.
وقت النشر: 21 أغسطس 2023