7 Parti del pistone e loro funzioni

Le parti del pistone comprendono tutte le sezioni del gruppo, dalla testa del pistone allo stelo che collega il componente all'albero motore. Ogni parte svolge un ruolo importante nel funzionamento del pistone e, quindi, del motore. Questa sezione spiega tutte le parti principali del pistone di un motore, il loro scopo e le variazioni in termini di design.

Nome e funzione delle parti del pistone

Il pistone del motore ha un aspetto ingannevolmente semplice. Tuttavia, dietro l'aspetto semplice si nasconde un design complesso, costituito da geometrie e sezioni intricate. Il pistone convenzionale utilizzato nei motori a combustione interna o a pistoni è composto da queste parti.

• Testa del pistone
• Gonna del pistone
• Fasce elastiche
• Spinotto del pistone
• Biella
• Bullone della biella
• Cuscinetto del pistone

Le parti del gruppo del pistone sono descritte in modo più approfondito di seguito.

Testa del pistone

Questa parte è chiamata anche corona del pistone e rappresenta la superficie superiore del gruppo del pistone. La testa subisce tutti gli estremi di temperatura e pressione quando il motore è in funzione, con livelli di calore fino a 2500° e oltre.

Come ci si può aspettare, le teste dei pistoni devono avere una maggiore capacità di resistere al calore e alla forza. Per questo motivo, di solito sono realizzate in leghe speciali. Il loro design deve anche facilitare una combustione efficiente, il che ci porta al design e al funzionamento delle teste dei pistoni.

Le funzioni della testa del pistone comprendono la sopportazione delle pressioni di combustione e l'uniformità della combustione grazie al vortice della miscela aria-carburante. La testa protegge inoltre le parti sottostanti dai danni causati dal calore. Per svolgere queste funzioni, la superficie della testa è sagomata in modo speciale.

I modelli più comuni sono quelli a cupola, a piatto e a sommità piatta. Il tipo a cupola è caratterizzato da una parte centrale rialzata, mentre il pistone a piatto presenta una depressione con bordi rialzati. Il pistone a cielo piatto utilizza un profilo piatto. I profili a cupola e a piatto aiutano a regolare i livelli di compressione e a prevenire i danni al motore. La testa può anche avere una forma a cuneo per garantire lo spazio per le valvole.

Gonna del pistone

La gonna del pistone è la parte che circonda la sezione cilindrica del gruppo del pistone, appena sotto la corona. Di solito è scanalata e realizzata in ghisa o acciaio. Per evitare che il pistone si leghi in condizioni di temperatura elevata, il mantello è spesso di forma ellittica.

La funzione della gonna del pistone è quella di allineare il gruppo del pistone nel cilindro. Il movimento del pistone è solitamente irregolare. Senza la gonna, il pistone potrebbe urtare i lati del cilindro. La gonna, quindi, funge da guida per il pistone.

Esistono fondamentalmente due modelli per questa parte: la gonna piena e la gonna a slitta. La gonna piena ha una forma cilindrica ed è utilizzata soprattutto sui pistoni dei veicoli pesanti. La gonna a slitta è in genere ridotta per ridurre il peso.

Anelli del pistone

Si tratta di pezzi circolari che si inseriscono nelle scanalature del pistone situate sul mantello. Nella maggior parte delle applicazioni sono presenti 3 fasce elastiche. Anche le fasce sono generalmente divise. Questa struttura ha due scopi. In primo luogo, facilita il montaggio degli anelli. In secondo luogo, aiuta a mantenere la posizione degli anelli.

La funzione delle fasce elastiche è quella di sigillare la camera di combustione mantenendo il corretto gioco tra pistone e cilindro. Un altro scopo importante è quello di spostare olio motore su e giù per le pareti del cilindro. A questo proposito, si distinguono spesso 3 tipi di fasce elastiche: anello di compressione, anello raschiante e anello di controllo dell'olio.

L'anello di compressione si trova sulla parte superiore del gruppo del pistone. È noto anche come anello di pressione e serve a impedire la fuoriuscita dei gas di combustione nell'alesaggio del cilindro. L'anello raschiatore è il secondo anello. Come suggerisce il nome, raschia l'olio dalle pareti del cilindro. Ha anche una funzione di tenuta.

L'ultimo anello, noto come anello di controllo dell'olio del pistone, pulisce l'olio dalle pareti del cilindro. In alcuni pistoni, questo anello presenta anche dei piccoli fori lavorati. Questi aiutano a far passare l'olio in eccesso in modo che ritorni nel basamento. Le fasce elastiche sono normalmente in ghisa o in acciaio. Quando vengono utilizzati più anelli, gli spazi tra di essi sono chiamati "fasce elastiche".

Spinotto del pistone

Lo spinotto del pistone si riferisce all'albero che attraversa la gonna all'interno di un foro chiamato foro dello spinotto. Può essere un pezzo cavo o solido, a seconda dell'applicazione specifica. Per renderli resistenti, questi componenti sono comunemente realizzati in acciaio legato.

La funzione dello spinotto del pistone è quella di fungere da perno per la biella. Ciò facilita il movimento del pistone quando il motore è in funzione. A causa dell'attrito prodotto dal movimento del perno, lo spinotto è solitamente lubrificato dall'olio che gli arriva attraverso un foro nella biella.

Come per le altre parti del pistone, anche per lo spinotto esistono diverse configurazioni. Lo spinotto può essere fisso, semi flottante o completamente flottante. Lo spinotto fisso utilizza una vite per collegarsi alle boccole del pistone e non è libero di muoversi alle due estremità. Gli spinotti semi-flottanti e completamente flottanti, invece, hanno le estremità mobili a seconda del progetto.

Bielle

La biella del pistone è la parte del pistone che si collega all'albero motore da un lato e allo spinotto dall'altro. Alcuni la chiamano biella, che è l'abbreviazione di connecting rod. A seconda dell'applicazione del motore, la biella può essere in acciaio, alluminio o ferro. Inoltre, è tipicamente divisa in 3 sezioni principali: l'estremità piccola, l'estremità grande e la trave.

L'estremità piccola dello stelo si riferisce alla parte che si unisce allo spinotto, mentre l'estremità grande è quella che si collega all'albero motore. La trave è il pezzo che si trova tra le due estremità. In alcuni pistoni, la trave è dotata di un foro per convogliare l'olio lubrificante.

La funzione principale della biella è quella di trasferire l'energia dei gas in espansione all'albero motore. Ruota l'albero a gomiti mentre il pistone si muove su e giù o avanti e indietro, convertendo il movimento lineare in rotazione. La biella funge anche da condotto per l'olio di lubrificazione del cilindro e dello spinotto.

La biella di un pistone è solitamente in acciaio o in alluminio e talvolta in ferro. L'acciaio offre eccellente resistenza e si adatta ai motori per impieghi gravosi, mentre l'alluminio offre una riduzione del peso e si adatta alle applicazioni più leggere. Le canne in ferro sono più comuni nei motori più piccoli. La maggior parte delle canne dei pistoni sono forgiate per garantire la robustezza. Alcune sono fuse, soprattutto quelle utilizzate nei motori più leggeri.

Bulloni della biella

I bulloni delle bielle fissano la biella all'albero motore e sono considerati una delle parti del pistone. Per sopportare le sollecitazioni meccaniche dei movimenti della biella, i bulloni sono progettati per flettersi leggermente. Sono inoltre realizzati in materiali diversi, come acciaio, alluminio e persino ottone o leghe di nichel.

La funzione del bullone del pistone è quella di bloccare la biella all'albero motore. Ciò garantisce il corretto funzionamento del pistone e la fluidità del motore. Per questo è necessario che i bulloni siano installati correttamente e che venga utilizzato il tipo di materiale giusto a seconda del tipo di motore.

Le opzioni di design per i bulloni del pistone includono forma esagonale, piatta, rotonda e in rilievo. Possono anche essere di tipo filettato o non filettato. Altre varianti includono il tipo a cappuccio e i bulloni passanti. I bulloni sono tra le parti di un gruppo pistone che possono essere sostituite separatamente.

Cuscinetti del pistone

Pistone cuscinetti sono pezzi o gusci metallici che si trovano alle due estremità della biella. Sono chiamati anche boccole del pistone e sono realizzati in diversi materiali. I più comuni sono l'alluminio siliconato, il rame siliconato, il rame al piombo e altri ancora. Di solito sono anche rivestite con materiali che ne aumentano la durezza.

La funzione dei cuscinetti del pistone è quella di consentire il trasferimento del movimento della biella all'albero a gomiti. Sono di due tipi: i cuscinetti dell'estremità grande e i cuscinetti dell'estremità piccola. I cuscinetti di testa grandi si trovano nel punto in cui la biella si collega all'albero motore. I cuscinetti di testa piccoli sono quelli che si trovano all'estremità dove la biella si unisce allo spinotto del pistone. I cuscinetti del pistone sono parti sostituibili.

Conclusione

Un pistone per applicazioni su motori di autovetture è composto da diverse parti. Come abbiamo visto, ogni parte svolge una funzione importante. Le parti di un pistone sono inoltre realizzate con materiali diversi a seconda della loro posizione e della quantità di sollecitazioni termiche e meccaniche da sopportare. I pistoni per auto sono disponibili in diversi tipi, come scopriremo nella prossima sezione. Continuate a leggere per scoprire come ogni tipo si adatta a motori e applicazioni specifiche.