Piston là gì? Cấu tạo, Nguyên lý, và hành trình của piston

Piston là gì? Cấu tạo, Nguyên lý làm việc, và hành trình của piston là gì? Đây là những câu hỏi và cũng là những kiến thức cơ bản về động cơ đốt trong. Hiểu được điều này Xenchinhhang.com chia sẻ tới quý bạn đọc những thông tin cơ bản nhất về chủ đề Piston.

I. TỔNG QUAN VỀ PISTON

1.1 Piston là gì?

Piston là gì? Piston hay pít tông là một bộ phận của động cơ đốt trong, các loại máy nén khí, máy bơm, xilanh thuỷ lực,… Trong các loại máy nén, thiết bị nén piston đóng vai trò là bộ phận nhận lực và nén chất lỏng hoặc khí bên trong xilanh. Trong động cơ đốt trong, Piston nhận áp suất từ khí cháy tạo ra chuyển động tịnh tiến sau đó tạo ra chuyển động qua thông qua cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Đôi khi Piston là khái niệm để chỉ tất cả những bộ phận, chi tiết di chuyển tịnh tiến qua lại bên trong khoang rỗng hình trụ do tác dụng của lực nén hoặc tạo ra lực nén.

1. Piston trong động cơ đốt trong: Piston trong động cơ đốt trong kết hợp với xilanh và nắp máy tạo thành buồng đốt. Trong quá trình đốt nhiên liệu (hỗn hợp hoà khí), không khí bên trong buồng đốt giãn nở mạnh tạo ra áp suất lớn đẩy piston di chuyển tịnh tiến bên trong xilanh. Piston được kết nối với trục khuỷu thông qua thanh truyền, vì vậy khi piston chuyển động tịnh tiến sẽ tạo ra chuyển động quay cho trục khuỷu. Sau đó nhờ lực quán tính của bánh đà, mà trục khuỷu tiếp tục quay, tác động ngược lại thanh truyền, đẩy piston tiếp tục chuyển động.
2. Piston trong các loại máy nén, máy bơm: Piston trong các loại máy nén khí, máy bơm, xilanh thuỷ lực, bơm tiêm,… Lúc này Piston đóng vai trò là một bộ phận giúp hút, nén các loại chất lỏng, hoặc khí bên trong lòng xilanh.

Như vậy Piston là một chi tiết có dạng trụ tròn, bề mặt trơn nhẵn vừa khít với không gian bên trong của xilanh, chúng có thể được gắn thêm các vòng piston để tạo ra sự kín khí trong quá trình làm việc. Piston được kết nối với các chi tiết khác (thanh truyền, trục nối,…) để nhận, truyền lực từ các bộ phận hỗ trợ.

Piston được làm bằng vật liệu gì?

Piston có cấu tạo từ nhiều bộ phân khác nhau, mỗi một chi tiết của piston lại được chế tạo từ một loại vật liệu riêng như: Thép hợp kim, gang, đồng, chì, hợp kim nhôm hoặc nhôm silicon,… Trong đó đầu Piston là bộ phận chịu tác động trực tiếp của nhiệt, cần có độ bền, nhiệt độ cao, chịu mài mòn nên được làm bằng hợp kim thép đặc biệt. Mỗi phần của Piston cần thoã mãn những tiêu chuẩn kỹ thuật riêng, một số đặc tính cơ bản, chung của vật liệu chế tạo piston bao gồm:

1. Trọng lượng riêng của vật liệu nhỏ.
2. Vật liệu cần có độ bền cao.
3. Hệ số ma sát của vật liệu phải đủ nhỏ.
4. Vật liệu có khả năng chịu mài mòn và chịu ăn mòn cao.
5. Hệ số dãn nở nhiệt thấp đặc biệt là đầu Piston.
6. Vật liệu chế tạo Piston phải dễ gia công (đúc, cắt gọt).
7. Dễ tìm, có sẵn khi cần thay thế.

Các tiêu chuẩn và mô tả như trên là dành riêng cho Piston sử dụng cho động cơ đốt trong. Trong 1 số trường hợp đặc biệt vật liệu chế tạo Piston có thể được làm bằng cao su, nhựa (bơm tiêm y tế), Gỗ (cơ cấu chuyển động mô hình gỗ).

II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA PISTON

Chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu về Piston là gì? Vậy cấu tạo và nguyên lý làm việc của piston trong thực tế ra sao? Chúng ta sẽ tiếp tục cùng nhau tìm hiểu nhé.

2.1 Cấu tạo của Piston

Như đã chia sẻ ở trên Piston được chia làm nhiều loại, và được ứng dụng trong nhiều loại máy móc, thiết bị khác nhau. Tuy vậy Piston về cơ bản chúng cũng có những cấu tạo riêng. Với động cơ đốt trong, Piston thường được cấu tạo từ 6 bộ phận chính: Vòng Piston, Chốt piston, Váy piston, Đầu Piston, vòng bi piston, và thanh kết nối. Cấu tạo chi tiết của piston bao gồm:

Cấu tạo của Piston
STT	Các chi tiết của piston	Mô tả chi tiết	Hình ảnh minh hoạ
1	Vòng piston	Vòng Piston là một chi tiết được thiết kế với mục tiêu giúp hạn chế thấp nhất khe hở giữa piston với xilanh (kín khí trong xi lanh). Việc này giúp không khí, chất lỏng không lot qua khe hở giữa xilanh và piston đảm bảo hiệu suất, tỉ số nén của động cơ, xilanh
2	Chốt piston	Chốt piston, chốt gudgeon hay chốt cổ tay là một chi tiết có dạng trụ tròn. Chốt Piston đóng vai trò kết nối giữa Piston với đầu nhỏ của thanh truyền.
3	Váy piston	Váy piston hay thân piston là bộ phận được thiết kế để đảm bảo liên kết giữa piston và xilanh được chắn chắn trong quá trình chuyển động (Định hướng chuyển động). Chúng làm bằng gang với khả năng chống mài mòn cùng đặc tính tự bôi trơn. Váy piston được thiết kế các rãnh để lắp vòng dầu piston và các vòng nén.
4	Đầu piston	Đầu piston hay đỉnh hoặc mái vòm của piston, chúng có thiết kế phẳng, lõm hay mái vòm. Đầu Piston là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với khí đốt, dung dịch,… bên trong xilanh. Với động cơ đốt trong đầu Piston sẽ tiếp xúc trực tiếp với khí nóng do quá trình đốt chánh nhiên liệu, vì vậy chúng được làm từ hợp kim đặc biệt. Chúng phải chịu được nhiệt độ cao, áp suất lớn. Ngoài ra đầu Piston động cơ được thiết kế với các rãnh tạo ra vòng xoáy, từ đó cải thiện quá trình đốt cháy nhiên liệu.
5	Vòng bi piston	Vòng bi piston là bộ phận đặt tại những điểm xoay của trục, chúng được thiets kế với dạng bán nguyệt, để có thể dễ dàng tháo lắp. Hầu hết các loại vòng bi đều được làm từ đồng, chì, hoặc nhôm silicon,… Chúng được phủ một lớp sơn đặc biệt để cải thiện độ cứng.
6	Thanh kết nối	Thanh kết nối Piston là bộ phận kết nối trực tiếp piston với các bộ phận khác. Trong động cơ đốt trong, thanh kết nối còn được gọi là tay biên, thanh truyền,… Chúng kết nối trực tiếp với Piston và Trục khuỷu tạo thành cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.

2.2 Nguyên lý làm việc của Piston là gì

Piston là bộ phận được thiết kế để chuyển động tịnh biến bên trong lòng xilanh, việc chuyển động qua lại bên trong lòng xilanh được gọi là hành trình Piston. Một hành trình của Piston được biểu thị bởi vị trí của piston bên trong xilanh (phần trên, phần dưới, hoặc điểm chết trên, điểm chết dưới). Để quý độc giả có thể dễ hình dung, chúng tôi sẽ chia sẻ nguyên lý làm việc của Piston động cơ đốt trong và nguyên lý làm việc của Piston xilanh khí nén.

Nguyên lý làm việc của Piston động cơ

Piston động cơ hoạt động tương đối khác so với các loại piston khác. Nguyên lý làm việc của piston động cơ sẽ phụ thuộc vào loại động cơ 2 kỳ hay động cơ 4 kỳ. Với động cơ 4 kỳ, Piston hoạt động dựa trên nguyên lý làm tạo ra chuyển động thông qua áp lực cực mạnh của quá trình đốt nhiên liệu và 1 phần phản lực quán tính của bánh đà và trục khuỷu. Nguyên lý làm việc cụ thể của Piston động cơ như sau:

1. Giai đoạn 1 – Kỳ Nạp: Ở kỳ đầu tiên Piston sẽ từ điểm chết trên (ĐCT) di chuyển đến điểm chết dưới (ĐCD) của xilanh. Lúc này các van nạp mở ra giúp hút không khí và nhiên liệu vào buồng đốt thông qua nguyên lý chênh lệch áp suất hoặc bằng bơm áp suất.
2. Giai đoạn 2 – Kỳ Nén: Lúc này Piston sẽ di chuyển từ điểm chết dưới (ĐCD) đến điểm chết trên (ĐCT). Việc di chuyển của Piston này giúp nén chặt hỗn hợp hoà khí bên trong buồng đốt đến 1 áp suất, nhiệt độ cần thiết.
3. Giai đoạn 3 – Kỳ Nổ: Ngay sau giai đoạn 2 kết thúc hỗn hợp hoà khí sẽ được đốt cháy tạo ra áp suất cực lớn, đẩy Piston di chuyển từ  điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD)
4. Giai đoạn 4 – Kỳ xả: Ở giai đoạn này Nhờ quán tính của bánh đà, than truyển sẽ đẩy Piston sẽ di chuyển từ điểm chết dưới (ĐCD) đến điểm chết trên (ĐCT). Trong kỳ xả, van xả sẽ được mở ra cùng với chuyển động của Piston  toàn bộ khí thải sẽ đẩy toàn bộ khí thải ra ngoài.

Như vậy nguyên lý làm việc của Piston là việc di chuyển tịnh tiến qua lại và liên tục giữa các điểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới (ĐCD). Quá trình di chuyển này của Piston được thực hiện thông qua việc áp suất nén sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu và lực quán tính quay của bánh đà-trục khuỷ tác động lên Piston.

Hành trình của piston là gì? Hành chình của Piston (stroke) hay kỳ, pha của piston là khái niệm để chỉ một pha (kỳ) trong chu trình làm việc của động cơ đốt trong. Piston được xem là hoàn thành một hành trình khi chúng thực hiện hoàn tất di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới (ĐCD hoặc ngược lại.

Nguyên lý làm việc của piston khí nén

Piston máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lý tạo ra lực nén do sự chênh lệch áp suất giữa môi trường bên ngoài và bên trong xilanh. Áp suất sinh ra bên trong lòng xilanh được tạo ra bởi một máy cấp khí nén độc lập. Để đảm bảo cho piston hoàn thành một chu kỳ lượng khí bên trong xilanh không chỉ được bơm vào mà còn cần được thải ra bên ngoài. Đa số piston khí nén đều có một loại van điện từ khí nén, loại van đặc biệt này có nhiệm vụ làm cho không khí bên trong xilanh bị giãn nở, lúc này khi không khí giãn nở chúng sẽ được chuyển hóa thành động năng.

2.3 Ứng dụng của Piston là gì?

Ứng dụng của Piston là gì? Piston nói chung có ứng dụng vô cùng rộng rãi trong lĩnh vực chế tạo máy, các ngành công nghiệp, y tế, dân sự, trong đó ứng dụng phổ biến nhất của Piston là trong sản xuất động cơ đốt trong ICE. Một số ứng dụng của Piston thường gặp nhất bao gồm:

1. Piston được ứng dụng trong các bơm tiêm trong lĩnh vực Y tế.
2. Piston được ứng dụng bên trong buồng đốt của động cơ đốt trong ICE.
3. Piston được ứng dụng trong sản xuất xilanh thuỷ lực, bơm thuỷ lực của bộ truyền ram hoặc những tác động kép.
4. Piston được ứng dụng trong sản xuất thoi đẩy của súng tự nạp đạn.
5. Piston xuất ứng dụng trong việc sản xuất các máy nén khí, máy bơm nhiệt áp.
6. Piston được ứng dụng trong các máy hơi nước, động cơ hơi nước giúp tạo ra chuyển động.

Tạm kết về Piston

Như vậy Xechinhhang.com vừa cùng quý độc giả tìm hiểu một cách chi tiết về Piston là gì, cấu tạo, nguyên lý làm việc, ứng dụng và vật liệu chế tạo piston. Theo đó Piston là một chi tiết, một bộ phận của động cơ đốt trong, các loại xilanh, máy nén khí, bơm y tế, bơm thuỷ lực,… Piston cùng với xilanh, nắp máy tạo thành không gian kín từ đó nén chặt chất lỏng, không khí bên trong thông qua các cơ cấu đẩy bên ngoài (bơm y tế, máy nén khí). Piston cũ nhận lực đẩy từ chất lỏng, khí bên trong làm chuyển động các cơ cấu, bộ phận bên ngoài (động cơ đốt trong, xilanh thuỷ lực).

Với động cơ đốt trong Piston là một bộ phận khá nhạy cảm chúng sẽ bị mài mòn, hỏng hóc sau thời gian làm việc dài, liên tục. Lúc này chi phí thay mới toàn bộ động cơ là rất khó khăn và tốn kém. Khi Piston bị hỏng quý khách hàng có thể thực hiện đại tu, sửa chữa piston để động cơ tiếp tục hoạt động bình thường.

Xe Chính Hãng là đơn vị cung cấp các giải pháp toàn điện với hơn 10 năm kinh nghiệm, gần 20 chi nhánh trên toàn quốc. Chúng tôi chuyên cung cấp các dòng xe nâng, xe nâng người, xe nâng tay điện, xe nâng điện đứng lái đến từ những thương hiệu nổi tiếng hàng đầu thế giới như Hangcha, heli, Komatsu, Toyota, EP,…. Đến với xe chính hãng quý khách hàng có thể dễ dàng lựa chọn cho mình một mẫu xe nâng cũ, xe nâng mới với tải trọng từ 600kg tới 48 tấn, chiều cao nâng tối đa 64 mét.

Chúng tôi còn cung cấp đầy đủ các dịch vụ xe nâng khác như: Dịch vụ sửa chữa, bảo trì, bảo dưỡng xe nâng; dịch vụ cứu hộ xe nâng 24/7; dịch vụ cho thuê xe nâng; Cung cấp phụ tùng xe nâng, động cơ, lốp,… Với đội ngũ nhân sự hùng hậu hơn 300 người, 3 xưởng dịch vụ lớn, 1 tổng kho phụ tùng, chúng tôi chắc chắn sẽ làm hài lòng mọi khách hàng dù là khó tính nhất. Liên hệ ngay hotline: 0368085093 để được tư vấn và nhận báo giá tốt nhất.