피스톤 어셈블리는 무엇으로 구성되어 있습니까?
피스톤 어셈블리는 자동차 엔진의 중요한 부품으로, 주로 다음과 같은 6가지 구성 요소로 이루어져 있습니다.
1. 피스톤: 연소실의 일부이며 피스톤 링을 장착하기 위한 여러 개의 링 홈이 있습니다.
2. 피스톤 링: 피스톤에 장착되어 밀봉 역할을 하며, 일반적으로 가스 링과 오일 링으로 구성됩니다.
3. 피스톤 핀: 피스톤과 피스톤 연결봉의 작은 헤드를 연결하며, 완전 부유식과 반 부유식 두 가지 방식이 있습니다.
4. 피스톤 연결봉: 피스톤과 크랭크축을 연결하는 봉으로, 양쪽에 큰 머리와 작은 머리로 나뉘며, 작은 머리는 피스톤에 연결되고 큰 머리는 크랭크축에 연결됩니다.
5. 커넥팅 로드 베어링: 커넥팅 로드의 큰 머리 부분에 설치된 윤활 부품.
6. 커넥팅 로드 볼트: 커넥팅 로드의 큰 끝부분을 크랭크축에 고정하는 볼트입니다.
피스톤 링은 연료 엔진 내부의 핵심 부품으로, 실린더, 피스톤, 실린더 벽과 함께 연료 가스의 밀봉을 완성합니다. 일반적으로 사용되는 자동차 엔진은 디젤 엔진과 가솔린 엔진 두 종류가 있으며, 연료 성능이 다르기 때문에 피스톤 링의 사용 방식도 다릅니다. 초기에는 주조 방식으로 피스톤 링을 제작했지만, 기술 발전과 함께 고강도 강철 피스톤 링이 개발되었습니다. 엔진 성능 및 환경 규제가 강화됨에 따라 열 스프레이, 전기 도금, 크롬 도금, 가스 질화, 물리적 증착, 표면 코팅, 아연 망간 인산염 처리 등 다양한 첨단 표면 처리 기술이 적용되어 피스톤 링의 기능이 크게 향상되었습니다.
피스톤 핀은 피스톤을 커넥팅 로드에 연결하고 피스톤에 작용하는 힘을 커넥팅 로드로 전달하거나 그 반대로 전달하는 데 사용됩니다.
피스톤 핀은 고온 조건에서 큰 주기적 충격 하중을 받으며, 핀홀 내에서 피스톤 핀의 스윙 각도가 크지 않아 윤활막 형성이 어려워 윤활 상태가 불량합니다. 따라서 피스톤 핀은 충분한 강성, 강도 및 내마모성을 가져야 하며, 질량은 가능한 한 작아야 합니다. 또한 핀과 핀홀 사이에는 적절한 접촉 간극과 우수한 표면 품질이 확보되어야 합니다. 일반적으로 피스톤 핀의 강성은 특히 중요한데, 피스톤 핀의 굽힘 변형이 발생할 경우 피스톤 핀 시트가 손상될 수 있기 때문입니다.
요약하자면, 피스톤 핀의 작동 조건은 압력비가 크고, 오일막이 형성되지 않으며, 변형이 조화롭지 못한 것입니다. 따라서 설계 시 충분히 높은 기계적 강도와 내마모성뿐만 아니라 높은 피로 강도도 요구됩니다.
커넥팅 로드 본체는 세 부분으로 구성되며, 피스톤 핀과 연결되는 부분을 커넥팅 로드 소두부, 크랭크축과 연결되는 부분을 커넥팅 로드 대두부라고 하고, 소두부와 대두부를 연결하는 부분을 커넥팅 로드 본체라고 합니다.
소형 헤드와 피스톤 핀 사이의 마모를 줄이기 위해 얇은 벽의 청동 부싱을 소형 헤드 구멍에 압착합니다. 윤활유가 튀어 부싱과 피스톤 핀의 접촉면에 닿을 수 있도록 소형 헤드와 부싱에 드릴이나 밀링으로 홈을 파냅니다.
커넥팅 로드 본체는 긴 막대 형태이며, 작동 시 발생하는 힘 또한 크기 때문에 굽힘 변형을 방지하기 위해서는 충분한 강성을 확보해야 합니다. 이러한 이유로 차량 엔진의 커넥팅 로드 본체는 대부분 I자형 단면을 채택하여 강성과 강도를 충분히 확보하면서 질량을 최소화하고, 고강도 엔진에는 H자형 단면을 사용합니다. 일부 엔진은 커넥팅 로드 소형 헤드 분사식 오일 냉각 피스톤을 사용하는데, 이 경우 커넥팅 로드 본체에 세로 방향으로 구멍을 뚫어야 합니다. 응력 집중을 방지하기 위해 커넥팅 로드 본체, 소형 헤드 및 대형 헤드는 큰 원형의 매끄러운 연결부를 통해 연결됩니다.
엔진 진동을 줄이기 위해서는 실린더 커넥팅 로드의 품질 차이를 최소 범위로 제한해야 합니다. 일반적으로 엔진 공장 조립 시 커넥팅 로드의 질량을 그램 단위로 측정하여 동일한 엔진에는 동일한 그룹의 커넥팅 로드를 사용합니다.
V형 엔진에서는 좌우 열의 해당 실린더가 크랭크 핀을 공유하며, 커넥팅 로드는 평행 커넥팅 로드, 포크 커넥팅 로드, 주 커넥팅 로드 및 보조 커넥팅 로드의 세 가지 유형이 있습니다.
크랭크축과 실린더 블록의 고정 브래킷에 장착되어 베어링 및 윤활 역할을 하는 타일을 일반적으로 크랭크축 베어링 패드라고 합니다.
크랭크축 베어링은 일반적으로 베어링(그림 1)과 플랜지 베어링(그림 2)의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 플랜지 베어링 부싱은 크랭크축을 지지하고 윤활할 뿐만 아니라 크랭크축의 축 방향 위치 고정 역할도 합니다(크랭크축에는 축 방향 위치 고정 장치를 설치할 수 있는 위치가 한 곳뿐입니다).
커넥팅 로드 볼트를 사용하다 보면 외관 문제, 길이 공차 문제, 파손 문제, 나사산 문제, 설치 중 발견되는 문제 등 여러 가지 문제점을 발견하게 됩니다.
가장 간단한 방법은 커넥팅 로드 볼트를 점검하여 문제의 원인을 찾고 교체하는 것입니다. 커넥팅 로드 볼트 점검에는 특정한 방법이 필요합니다. 커넥팅 로드 볼트는 커넥팅 로드 큰 쪽 끝의 베어링 시트와 베어링 커버를 연결하는 중요한 볼트입니다. 커넥팅 로드 볼트는 조립 시 예압력을 받을 뿐만 아니라, 4행정 디젤 엔진이 작동할 때 왕복 관성력도 받습니다. 커넥팅 로드 볼트의 직경은 크랭크 핀의 직경과 커넥팅 로드 큰 쪽 끝의 외측 포치 크기에 의해 제한되기 때문에 작습니다.
분할형 커넥팅 로드 커버와 커넥팅 로드의 큰 쪽 끝을 연결하는 볼트입니다. 각 베어링 쌍에는 일반적으로 2개 또는 4개의 커넥팅 로드 볼트가 사용되어 베어링을 고정합니다. 볼트의 종류는 다양합니다. 볼트 머리에는 종종 설치 시 베어링 지지면에 밀착되어 너트를 조일 때 볼트가 회전하는 것을 방지하기 위한 위치 결정면이나 볼록한 블록이 가공되어 있습니다. 베어링의 각 단면에서 볼트 로드 본체의 직경은 조립 시 볼트 구멍에 정확하게 위치할 수 있도록 크게 제작됩니다. 나머지 볼트 로드 본체 부분의 직경은 볼트 구멍의 직경보다 작고 길이는 길어 굽힘 및 충격 하중을 받을 때 나사산 부분의 하중을 줄일 수 있습니다. 나사산 부분에는 일반적으로 정밀도가 높은 가는 나사산이 사용됩니다.
커넥팅 로드 볼트는 나사산 연결부의 풀림을 방지하기 위해 일반적으로 코터핀, 풀림 방지 와셔, 나사산 표면의 구리 도금과 같은 영구적인 풀림 방지 장치를 갖추고 있습니다. 커넥팅 로드 볼트는 교류 하중을 자주 받기 때문에 피로 손상 및 파손이 발생하기 쉬우며, 이는 매우 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 따라서 고품질 합금강 또는 고품질 탄소강으로 제작하고 열처리하는 것이 일반적입니다. 관리 시에는 볼트의 견고성을 점검하여 풀림을 방지해야 합니다. 정기적으로 분해하여 균열이나 과도한 늘어짐 등이 있는지 확인하고, 필요한 경우 즉시 교체해야 합니다. 설치 시에는 규정된 예비 조임력에 따라 교차 조임 방식으로 점진적으로 조여야 하며, 예비 조임력이 너무 크거나 작으면 작업 중 볼트 파손과 같은 사고를 유발할 수 있습니다.
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