Шток поршня - Piston rod
В поршневом двигателе , A поршневой шток присоединяется поршень к траверсе , и , таким образом , к шатуном , который приводит в движение коленчатого вала или (для паровых локомотивов ) ведущих колес.
Двигатели внутреннего сгорания и, в частности, все современные автомобильные двигатели, как правило, не имеют поршневых штоков. Вместо этого они используют стволовые поршни , в которых поршень и крейцкопф объединены и поэтому между ними не требуется стержень. Термин « поршневой шток » использовался как синоним «шатун» в контексте этих двигателей.
Двигатели с крейцкопфом имеют поршневые штоки. К ним относятся большинство паровозов и некоторые большие судовые дизельные двигатели .
Паровые двигатели
Первые двигатели с балкой одностороннего действия , такие как Newcomen , имели единственный рабочий ход, действующий вниз. Вместо поршневого штока они использовали железную цепь. Он может передавать растягивающую силу, но не силу сжатия, толкающую вверх. Поршень был запечатан в цилиндре вокруг его обода, но верхняя часть цилиндра была открыта. Был использован примитивный шток поршня, просто чтобы снизить стоимость длинной кованной цепи.
При разработке паровой машины Ватт представил закрытый верхний цилиндр. Теперь для этого потребовалась сальниковая коробка для уплотнения вокруг штока поршня и для того, чтобы шток поршня был гладким и точно цилиндрическим. В то время двигатели все еще были одностороннего действия, а шток все еще действовал только под действием напряжения.
Более поздние разработки, также разработанные Watt, позволили создать цилиндр двустороннего действия . Шток поршня теперь должен был передавать силу, попеременно толкающую и тянущую. Обычно паровой двигатель использует закрытый цилиндр, почти всегда двустороннего действия, что делает его зависимым от сальника и, соответственно, штока поршня.
Вложение
Штоки поршней обычно прикрепляются к крейцкопфу и поршню с помощью поперечной прорези и конической шпонки или упора. Если повернуть этот ключ вбок, насадка затянется. Использование поперечного ключа позволяет относительно легко демонтировать для обслуживания. Некоторые поршни меньшего размера удерживаются штоком с резьбой и большой гайкой, хотя крейцкопф почти всегда использует шпонку.
Поскольку точная длина штока поршня важна для синхронизации клапанного механизма двигателя, насадка прижимает поршень к фиксированной ступеньке или месту в штоке поршня, и длина (и синхронизация клапана) не регулируется. Эта длина требует точности изготовленного стержня, но, в отличие от стержня, приводящего в действие клапаны, не требует еще более точной регулировки слесаря во время сборки двигателя.
Хвостовые тяги
Первые паровые инженеры были убеждены, что горизонтальные цилиндры будут подвергаться чрезмерному износу из-за веса поршня, лежащего на внутреннем диаметре цилиндра. Вертикальные цилиндры оставались фаворитом в течение нескольких лет. Когда были приняты горизонтальные цилиндры, одной мерой, используемой для переноса веса поршня, было наличие удлиненного или второго штока поршня с другой стороны поршня. Он выходил через второй сальник и в редких случаях ( рис. ) Поддерживался второй траверсой.
Заключение всей хвостовой штанги в герметичный кожух позволило избежать необходимости использования сальника и любой утечки пара. Однако это также создавало риск скопления конденсированной воды в корпусе, что приводило к гидравлической блокировке и механическим повреждениям.
Магистральные двигатели
Магистральные двигатели были компактными паровыми двигателями, разработанными для приведения в движение кораблей. Они уменьшили свою общую длину за счет размещения траверсы рядом с поршнем в виде полого трубчатого ствола. Таким образом, больше не было необходимости в штоке поршня. Внутри ствола устанавливались шатун и его поршневой палец . У магистральных двигателей были поршни чрезвычайно большого диаметра, поэтому старая проблема поддержки веса поршня и предотвращения износа цилиндров снова стала проблемой. Хоботные двигатели использовали второй ствол в качестве хвостовой тяги для поддержки своих больших поршней.
Паровые машины одностороннего действия
Некоторые поздние паровые машины, в основном высокоскоростные паровые машины , также были одностороннего действия. Там же использовались ствольные поршни, но в новой форме. Эти двигатели были вертикальными и использовали простую конструкцию поршня, без отдельного ствола , но с использованием стороны удлиненного поршня в качестве опорной поверхности ползуна.
Такая конструкция поршневого ствола станет почти универсальной для двигателей внутреннего сгорания.
Паровозы
Практически во всех паровозах использовалась аналогичная конструкция цилиндра с ползуном крейцкопфа, установленным рядом с цилиндром, и коротким штоком поршня между ними.
В некоторых случаях также использовались рулевые тяги. Они были редкостью в Соединенном Королевстве, но относительно распространены в Европе, по крайней мере, для больших локомотивов.
Дизельные двигатели
Двигатели внутреннего сгорания (поршневые) работают на более высоких скоростях, чем паровые. Таким образом, они выигрывают от уменьшенной возвратно-поступательной массы и более короткого и жесткого соединения между поршнем и шатуном. Двигатели двустороннего действия также очень редки, хотя в них использовались поршневые штоки. Таким образом, вскоре был принят на вооружение легкий поршневой ствол высокоскоростного парового двигателя, который эксплуатируется до сих пор. Основные изменения коснулись уплотнительных колец и использования алюминиевых сплавов для облегчения поршней.
В некоторых больших тихоходных дизельных двигателях, особенно в корабельных, используются крейцкопфы и поршневые штоки. Средне- и высокоскоростные дизельные двигатели работают на более высоких скоростях и поэтому используют более легкие поршни ствола.