Cylinder (mechanika)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Cylindry trzycylindrowego parowozu: większe tłoków, mniejsze suwaków
Poglądowy rysunek wyjaśniający ruchy wykonywane przez tłok w cylindrze silnika spalinowego

Cylinder – element konstrukcji mechanicznej, wewnątrz którego porusza się tłok.

Silnik spalinowy – silnik wykorzystujący sprężanie i rozprężanie czynnika termodynamicznego (gazu) do wytworzenia momentu obrotowego lub siły. Sprężany jest gaz "zimny", a rozprężany — "gorący". Do sprężenia gazu zimnego zużywana jest mniejsza ilość energii mechanicznej niż uzyskuje się z rozprężania. Z tego powodu energia uzyskana z rozprężania zużywana jest do sprężania gazu i do napędu dowolnej maszyny. Gorący gaz uzyskuje się w wyniku spalenia paliwa, stąd nazwa: silnik spalinowy.Podciśnienie – różnica między ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem bezwzględnym w przypadku, gdy jest ono mniejsze od atmosferycznego.

W każdym rozwiązaniu konstrukcyjnym cylinder spełnia równocześnie kilka zadań:

  • stanowi ograniczenie ruchów tłoka, który musi poruszać się ruchem posuwisto-zwrotnym w osi cylindra (wyjątkiem jest tłok i cylinder w silniku Wankla),
  • zapewnia hermetyczną obudowę, co pozwala na utrzymanie znacznego nadciśnienia (ewentualnie podciśnienia) w przestrzeni roboczej pomiędzy tłokiem a cylindrem,
  • zapewnia ochronę od czynników zewnętrznych,
  • jest jednym z głównych elementów odpowiedzialnych za gospodarkę termiczną układu.
  • Zastosowanie[ | edytuj kod]

    Układ tłok-cylinder jest bardzo szeroko stosowany w technice. Do głównych zastosowań należy zaliczyć:

    Tłok – w budowie maszyn element maszyny, który przyjmuje nacisk lub wywiera go na gaz, ciecz lub inną substancję, przekazując do niej lub odbierając od niej energię.Strzykawka − instrument medyczny z pojemnikiem z podziałką i tłokiem, służący do wykonywania zastrzyków lub do pobierania płynów ustrojowych (np. krwi).
  • silnik tłokowy (spalinowy i parowy),
  • silnik Wankla z obrotowym tłokiem,
  • pompa i sprężarka tłokowa,
  • siłownik hydrauliczny,
  • strzykawka medyczna.
  • Cylinder w silniku spalinowym[ | edytuj kod]

    W konwencjonalnym silniku spalinowym cylinder jest tuleją (najczęściej wykonaną z żeliwa, stali lub duraluminium). W cylindrze wykonywana jest praca użyteczna poprzez spalenie w nim dawki paliwa. W silnikach czterosuwowych jest to jednolita tuleja (która może być integralną częścią bloku silnika lub być wymienną), natomiast w dwusuwowych jednostkach wykonane są kanały: ssący, wydechowy oraz (najczęściej dwa) przepłukujące. W silnikach chłodzonych powietrzem cylindry wykonane są z użebrowaniem zewnętrznym, aby zwiększyć powierzchnię oddawania ciepła. Natomiast przy chłodzeniu cieczą wykonane są specjalne kanały, którymi ciecz krąży wokół cylindra (cylindrów).

    Żeliwo – stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, zawierający od 2,11 do 4,3% węgla w postaci cementytu lub grafitu. Występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia i składu chemicznego stopu. Chłodzenie powolne sprzyja wydzielaniu się grafitu. Także i dodatki stopowe odgrywają tu pewną rolę. Według obowiązującej normy żeliwo definiuje się jako tworzywo, którego głównym składnikiem jest żelazo i w którym zawartość węgla przekracza 2% (obecność dużych zawartości składników węglikotwórczych może zmienić podaną zawartość węgla).Odlewnictwo – technologia (niekiedy sztuka lub umiejętność) polegająca na zalewaniu uprzednio przygotowanej formy ciekłym materiałem, najczęściej stopem metali, ale również gipsem, woskiem czy tworzywami sztucznymi oraz takim sterowaniu procesem krzepnięcia lub reakcji chemicznej tężenia odlewu, aby otrzymać wyrób o odpowiedniej strukturze i właściwościach. Do odlewnictwa zalicza się także techniki przygotowania form odlewniczych (formierstwo) oraz obróbki odlanych obiektów.

    Cylinder jest przykryty od strony komory spalania głowicą, w której w zależności od konstrukcji mogą znajdować się otwory dolotowe i wylotowe z gniazdami zaworowymi, świece zapłonowe, wtryskiwacze i świece żarowe. Z drugiej strony przestrzeń pod tłokiem przechodzi w przestrzeń skrzyni korbowej.

    Stal – stop żelaza z węglem, plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie, o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,10%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla, cementyt występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.Silnik z tłokiem obrotowym – silnik spalinowy, w którym tłok obraca się wewnątrz cylindra. Powstało wiele koncepcji i konstrukcji. Projekt maszyny parowej z wirującym tłokiem opracował już w 1782 r. James Watt. Jeden z projektów silnika spalinowego z tłokiem obrotowym (patent w 1946 r.) stworzył Gustaw Michał Różycki. Jedyną produkowaną i najbardziej znaną konstrukcją jest wynalazek niemieckiego konstruktora Feliksa Wankla (1902-1988). Pierwszy patent Wankel uzyskał w roku 1929, a kolejny w roku 1936.

    W początkowym okresie konstruowania silników spalinowych stosowane było również prostsze rozwiązanie, czyli tzw. cylinder ślepy, będący cylindrem nierozbieralnym, zintegrowanym z głowicą w postaci jednego wspólnego odlewu.


    Sprężarka tłokowa – najstarsza i najczęściej spotykana sprężarka. Dostępna jest w wersji jedno – lub dwustopniowej, ze smarowaniem olejowym lub bezolejowa z różną liczbą cylindrów w różnych układach. Jedyny wyjątek stanowią naprawdę małe sprężarki z cylindrami pionowymi gdzie układ V jest najczęściej spotykany.Silnik czterosuwowy – silnik spalinowy o spalaniu wewnętrznym wykorzystywany w samochodach, ciężarówkach, motocyklach oraz wielu innych maszynach. Nazwa odnosi się do czterech faz działania:




    Warto wiedzieć że... beta

    Głowica cylindra - część w silniku spalinowym zamykająca cylinder, lub cylindry (głowica wspólna) silnika od strony denek tłoka (zwykle więc od góry, choć niekoniecznie - patrz silniki typu boxer, leżące, w układzie V, lub lotnicze - w układzie gwiazdy, odwróconego V itp), umożliwiając tym samym dokonanie sprężania czynnika roboczego (powietrza w silnikach o zapłonie samoczynnym, mieszanki paliwowo-powietrznej w większości silników o zapłonie iskrowym) w przestrzeni pomiędzy tłokiem, a właśnie głowicą. Poza tą podstawową funkcją, głowica spełnia jeszcze kilka innych ważnych zadań, których zakres zależy od jej konstrukcji.
    Lokomotywa parowa (również parowóz) – lokomotywa napędzana maszyną parową lub rzadziej turbiną parową. Para pochodzi z kotła opalanego węglem, rzadziej drewnem, ropą czy mazutem, a w parowozach bezogniowych z zasobnika pary.
    Silnik tłokowy – silnik, który do wytwarzania pracy wykorzystuje tłoki poruszające się w cylindrach. Tłoki najczęściej są połączone z wałem korbowym, od którego odbierany jest moment obrotowy.
    Świeca żarowa – urządzenie stosowane w silnikach wysokoprężnych i modelarskich służące do ułatwienia rozruchu, zwłaszcza w niskich temperaturach. Użycie świec żarowych zmniejsza także emisję szkodliwych składników spalin podczas rozruchu zimnego silnika.
    Silnik dwusuwowy jest to silnik spalinowy, w którym suw pracy następuje co drugi suw (przemieszczenie od górnego do dolnego skrajnego położenia) tłoka, a więc za każdym obrotem wału korbowego. Osiągają dzięki temu wyższą moc jednostkową, niż czterosuwowe (w czterosuwie jeden cykl pracy przypada na dwa obroty wału). Suw ssania i sprężania znany z cyklu czterosuwowego zastąpiony jest tzw. cyklem płukania, przeprowadzanym przez zewnętrzną względem cylindra pompę ładującą.
    Duraluminium (skrótowo: dural) to ogólna nazwa stopów metali, zawierających głównie aluminium oraz dodatki stopowe: zwykle miedź (2,0-4,9%), mangan (0,3-1,0%), magnez (0,15-1,8%), często także krzem, żelazo i inne w łącznej ilości ok. 6 do 8%, przeznaczony do przeróbki plastycznej.
    Pompa tłokowa – rodzaj pompy wyporowej, w której elementem zmieniającym objętość komory pompy jest tłok poruszający się ruchem posuwisto zwrotnym w cylindrze.

    Reklama