ما هو المكبس؟ سعر مكبس المحرك

المكابس شائعة في العديد من الأنظمة الميكانيكية. لمساعدتك في فهم معنى المكبس، سأبدأ بتعريفه. بعد ذلك، سأتعمق في عمل مكابس المحركات، وهو موضوع هذا الدليل. وسيشمل ذلك تصميمها ووظيفتها وتشغيلها. اكتشف أيضًا سعر المكبس في نهاية الفصل، خاصة إذا كنت تخطط لشراء واحد لمحرك سيارتك.

معنى المكبس

تعريف المكبس أولاً؛ يعرف المكبس بأنه أسطوانة أو قرص يشبه المكبس يتحرك داخل حجرة محكمة الضغط. في بعض التطبيقات، تساعد الحركة في ضغط المائع. وفي تطبيقات أخرى، يتسبب ضغط المائع في حدوث الحركة.

استخدامات المكبس كثيرة ومتنوعة.

• في أنظمة السيارات مثل محركات IC والمكابح
• المعدات الصناعية مثل مضخة المياه المكبسية وضاغط الهواء المكبسي
• أنظمة التصنيع الآلي مثل الصمامات
• في تطوير الروبوتات لإنتاج الحركة
• في المعدات الطبية مثل المحقنة المكبسية

يمكن أن تكون آلية المكبس بسيطة أو معقدة. وخير مثال على المكبس البسيط هو الحقنة الطبية. ومن ناحية أخرى، فإن أحد أكثر المكابس تعقيدًا وقوة هو مكبس المحرك.

بالحديث عن مكبس السيارات، فإن سيارتك تحتوي على هذا الجزء في المكابح. هنا، تستخدم المكابس للضغط على السائل الهيدروليكي من خلال نظام الكبح. وتستخدم أيضاً لدفع وسادات أو أحذية المكابح نحو الدوار وأسطوانة المكابح.

أهم استخدام للمكابس في السيارة هو داخل المحرك. المزيد عن مكبس المحرك وعمله أدناه.

مكبس المحرك: ما هو المكبس في محرك السيارة؟

مكبس محرك السيارة هو المكون المتحرك داخل تجويف الأسطوانة. وتسمى المحركات التي تستخدم المكابس عادةً المحركات ذات المكبس. يساعد هذا الجزء في تحويل ضغوط الاحتراق إلى حركة. ثم تنتقل هذه الحركة إلى العجلات عبر عدة أجزاء وأنظمة. وبعبارة أخرى، فإن حركة المكبس تجعل سيارتك تتحرك.

تتكون مجموعة المكبس من قسم أسطواني علوي يسمى الرأس والتنورة. ويرتبط هذا الجزء بغطاء معدني يسمى قضيب التوصيل، والذي يرتبط بعد ذلك بالعمود المرفقي. وتشكل مكابس المحرك جزءًا من آلية دفع العمود المرفقي. كما أنها تغلق حجرة الاحتراق من الأسفل.

يختلف عدد المكابس في المحرك حسب الاستخدام ويتراوح من 1 إلى 8 أو أكثر. المحرك ذو 4 مكابس هو الأكثر شيوعاً، في حين أن المحرك ذو المكبس الواحد شائع في الماكينات الأصغر حجماً مثل جزازات العشب.

من الجيد ملاحظة أن عدد المكابس يطابق عدد الأسطوانات في المحرك. ويستخدم الرقم أيضاً لتحديد المحركات. فمحرك V6، على سبيل المثال، يعني محركاً بـ 6 مكابس، ومحرك V8 بـ 8 مكابس. توجد هذه المحركات الكبيرة عادةً في الشاحنات الكبيرة وسيارات الدفع الرباعي.

وبعيداً عن العلاقة بين المكبس والأسطوانة، دعنا نرى كيف يعمل هذا الجزء المهم من السيارة والغرض منه.

وظيفة المكبس

حركة المكبس هي مفتاح عمل محرك سيارتك. فعندما يتحرك الجزء لأعلى وأسفل الأسطوانة، فإنه يساعد على تحويل قوة تمدد الغازات إلى حركة. وهذا بدوره يعني تحرك سيارتك. قبل الخوض في عمله، دعنا نناقش وظائف المكبس كما هو مذكور أدناه.

تناوب الإنتاج

هذه هي وظيفة المكبس الرئيسية. بعد الاشتعال، الوقود الموجود في غرفة الاحتراق يحترق بشكل متفجر. تؤثر القوة الناتجة على المكبس وتدفعه إلى أسفل الأسطوانة. ثم يقوم المكبس بعد ذلك بتحريك العمود المرفقي بينما تكرر العملية نفسها.

إحكام إغلاق غرفة الاحتراق

يجب أن تظل غرفة الاحتراق محكمة الضغط. وهذا يساعد على تراكم الضغوط التي تسبب الحركة. ويسهل المكبس ذلك عن طريق إحكام إغلاق الحجرات باستخدام حلقة واحدة أو عدة حلقات وإمدادات ثابتة من زيت التشحيم.

تسهيل الاستيعاب والعادم

الوظيفة الرئيسية الأخرى للمكابس هي سحب غازات السحب إلى الداخل ودفع غازات العادم إلى الخارج. تخلق حركة المكبس لأسفل فراغاً جزئياً يسحب الهواء إلى الداخل. أما الحركة لأعلى فلها تأثير معاكس، حيث تقوم بدفع نواتج الاحتراق خارج الأسطوانة من خلال صمام العادم.

توجيه قضيب التوصيل

يتم تثبيت القضيب على المكبس بواسطة مسمار معصم. وبهذه الطريقة، يقوم المكبس بتوجيه حركة القضيب بحيث تنتقل الحركة إلى العمود المرفقي بسلاسة. تتنوع طريقة توصيل المكبس وقضيب التوصيل عبر المكابس، مع وجود بعض التطبيقات الخاصة بالمحرك.

تبديد الحرارة

يتكون المكبس من أجزاء معدنية. وعادةً ما توفر المادة المستخدمة التوصيل الحراري. يساعد ذلك على توصيل الحرارة بعيدًا عبر جدران الأسطوانة، مما يمنع تلف أجزاء مجموعة المكبس والمكونات الأخرى.

التحكم في الاحتراق

تم تصميم السطح العلوي للمكبس، المعروف باسم رأس المكبس أو التاج، لتنظيم عملية الاحتراق. تحتوي بعض المكابس على التاج بشكل يعزز الضغط، والبعض الآخر مصمم لتقليل الضغط. وبهذه الطريقة، يتم التحكم في كمية الطاقة التي تولدها حركة المكبس لتتناسب مع استخدام المحرك.

تشغيل المكبس: كيف يعمل المكبس؟

يساعد تشغيل المكبس في تحويل طاقة الاحتراق إلى حركة. ثم ينقل الحركة إلى العمود المرفقي. ومن هناك، تساعد أجزاء مختلفة من ناقل الحركة في نقل الحركة إلى العجلات وتحريك سيارتك. وعادة ما يتم وصف العملية في 4 خطوات تسمى ضربات المكبس.

• السكتة الدماغية
• شوط الضغط
• شوط الاحتراق/الطاقة
• شوط العادم

المدخول السكتة الدماغية- أثناء شوط السحب، يكون المكبس في الجزء العلوي من الأسطوانة متحركاً إلى أسفل. وعادة ما يتم بدء هذه الحركة بواسطة محرك بدء التشغيل. وتترك الحركة لأسفل المساحة الموجودة فوق فراغ جزئي وبالتالي تسحب الهواء إلى الأسطوانة أو غرفة الاحتراق.

الضغط السكتة الدماغية- يبدأ المكبس الآن في التحرك لأعلى، مما يضغط خليط الهواء والوقود في هذه العملية ويساعد في تحضير الخليط للاحتراق والضغط الشديد. هذه هي شوط المكبس الضاغط.

ضربة الاحتراق- مع بقاء موضع المكبس في الجزء العلوي من الأسطوانة، يشتعل الوقود. في محرك بنزينتوفر شمعات الإشعال الشرارة لإشعال خليط وقود الهواء. في محرك الديزل، فإن قوة الضغط تسخين الخليط للاشتعال. يطلق الوقود المحترق الطاقة ويدفع المكبس إلى أسفل بقوة هائلة.

شوط العادم- وهذا الشوط يجعل المكبس يتحرك لأعلى مرة أخرى تحت تأثير العمود المرفقي. ترسل حركة المكبس نواتج الاحتراق، المعروفة باسم غازات العادم، عبر صمام العادم. يكمل هذا الشوط المكبسي الدورة وتكرر العملية نفسها.

أثناء هذه الحركات، يتعين على المكبس أن يتحمل الضغط الناتج عن الغازات المتوسعة، والذي عادة ما يكون مرتفعًا جدًا. نتحدث هنا عن ضغط يصل إلى 160 بار لمحركات الديزل وما يصل إلى 100 بار لمحرك البنزين.

كما تحدث عملية المكبس الموصوفة أعلاه بشكل متكرر عندما تكون سيارتك في حالة حركة. أثناء هذه العملية، يجب أن يتم فتح وإغلاق صمام السحب والعادم في الأوقات المناسبة، بناءً على موضع المكبس. يتم تمكين ذلك تلقائياً بواسطة نظام توقيت المحرك.

إن نظام التوقيت يتكون بشكل أساسي من العمود المرفقي وأعمدة الكامات وحزام أو سلسلة التوقيت، من بين أجزاء أخرى. وعادة ما يضع مصنعو السيارات هذه الأجزاء لتشغيل تسلسل فتح الصمامات بطريقة تتطابق مع تكوين المحرك.

مادة المكبس: مم تُصنع المكابس؟

تعتبر مادة المكبس من الاعتبارات المهمة لدى مصنعي المحركات ومالكي السيارات. إن أسطوانات المحرك حيث توجد المكابس عبارة عن حجرات نارية تتعرض لدرجات حرارة شديدة. والضغوطات العالية أيضاً من الطاقة الناتجة عن عملية الاحتراق، بالإضافة إلى ظروف قاسية أخرى مثل الصدمات الفيزيائية. يجب أن يتحمل المكبس كل ذلك. وبشكل عام، يجب أن تمتلك مادة المكبس هذه الخصائص.

• صلابة لتحمل ضغوط الاحتراق
• درجة انصهار عالية لتحمل درجات الحرارة الكبيرة في الأسطوانة
• موصلية حرارية ممتازة لتبديد الحرارة بسرعة
• منخفضة التمدد الحراري لمنع ما يسمى بالاستيلاء على المكبس
• خفة الوزن للسماح بارتفاع عدد دورات المحرك في الدقيقة وكفاءته

يستخدم مصنعو المكبس في الغالب الألومنيوم أو الحديد الزهر لصنع المنتج. سبائك الألومنيوم هي الأكثر شيوعًا اليوم، نظرًا لطبيعتها خفيفة الوزن، والتوصيل الحراري الجيد، والقدرة على تقديم تشطيب أفضل من العديد من المواد الأخرى. ومع ذلك، فإن هذه المادة تتآكل أسرع من الحديد، ولا تنتج مكابس متينة.

الحديد الزهر هو مادة مكابس صلبة التآكل ولا يزال مفضلًا في بعض التطبيقات. كما أنه يوفر صلابة رائعة ومعدل تمدد منخفض. ومع ذلك، فإن المكابس المصنوعة من الحديد الزهر أثقل من الألومنيوم وغير مناسبة للتطبيقات ذات عدد الدورات في الدقيقة.

سعر المكبس

عند إعادة بناء محرك، تكون المكابس من بين الأجزاء التي تحتاج إلى استبدالها. وعلى هذا النحو، قد ترغب في أن تكون على دراية بأسعارها. وإذا كنت تقوم بترقية المكابس، فسعر النوع المطلوب من القطعة.

يصل سعر معظم مكابس ما بعد البيع من $200 إلى $1000. قد يكون هذا مربكاً، خاصة عند التخطيط لاستبدال القطعة. فلماذا هذا النطاق الواسع للتكلفة؟ هناك العديد من العوامل التي تسبب ذلك.

تأتي مكابس محرك السيارة بأنواع وتصميمات مختلفة. بعضها مصنوع من مواد أعلى جودة من غيرها، بينما يستخدم البعض الآخر عملية تصنيع أكثر تعقيداً وتكلفة. هناك أيضاً مكابس شديدة التحمل تكلف أكثر، أو مصنعي المكابس الذين يبيعون منتجاتهم بأسعار أعلى.

يأتي المكبس لإعادة بناء محرك عادةً على شكل طقم. يحتوي طقم المكبس على الأجزاء التي تحتاجها لتركيبه، مثل الحلقات والمسمار والقطع الحلزونية. يختار بعض مالكي السيارات استبدال الحلقات فقط. إذا قمت بذلك، فقد تكون مهتماً بسعرها.

يتراوح سعر حلقة المكبس من $30 إلى حوالي $100 لمعظم المكابس. غالبًا ما تكلف أفضل حلقات المكبس مبلغًا أعلى - وتدوم لفترة أطول. تشمل أجزاء المكبس الأخرى التي تباع بشكل منفصل المحامل، وقضبان التوصيل، ومسامير قضيب التوصيل. تتراوح تكلفة هذه الأطروحات عادة بين $30 و$50 في معظم متاجر قطع غيار السيارات.

الخاتمة

تستخدم المكابس في كل صناعة تقريبًا. تعتبر مكابس السيارات من بين أكثر المكابس شيوعًا، مكبس المحرك على وجه الخصوص. لقد ناقشنا بالفعل مظهر وعمل هذا النوع من أجزاء المحرك. في الفصل التالي، سأشرح في الفصل التالي المكونات التي تصنع المكبس. سوف تتعرف أيضًا على العملية التي يستخدمها المصنعون لصنع هذا الجزء الحيوي من المحرك.