Em qualquer motor de combustão interna de pistão existe uma peça que conecta o pistão à cabeça superior da biela - o pino do pistão.Tudo sobre pinos de pistão, seus recursos de design e métodos de instalação, bem como a correta seleção e substituição de vários tipos de pinos é descrito em detalhes no artigo.
O que é um pino de pistão
O pino do pistão (PP) é um componente do grupo de pistão do motor de combustão interna;cilindro oco de aço, com o qual o pistão e a biela são articulados.
Nos motores alternativos de combustão interna, a transmissão e conversão das forças decorrentes da combustão da mistura ar-combustível no cilindro são realizadas por um grupo de pistão e um mecanismo de manivela.As partes principais desses sistemas incluem um pistão e uma biela com junta articulada, devido à qual é possível desviar o eixo da biela do eixo do pistão quando está entre os pontos mortos superior e inferior (TDC e TDC).A conexão articulada do pistão e da biela é implementada usando uma peça simples - um pino do pistão.
O pino do pistão resolve duas tarefas principais:
● Atua como dobradiça entre o pistão e a biela;
● Proporciona a transferência de forças e torques da biela para o pistão na partida do motor e do pistão para a biela quando o motor está funcionando.
Ou seja, o PP não apenas conecta o pistão e a biela em um único sistema (que também inclui o virabrequim), mas também geralmente garante o funcionamento coordenado do grupo de pistão e do mecanismo de manivela do motor.Portanto, qualquer mau funcionamento ou desgaste do dedo afeta negativamente o funcionamento de toda a unidade de potência, exigindo reparos rápidos.Mas antes de comprar novos pinos de pistão, você deve entender seu design e alguns recursos.
Tipos, dispositivo e características dos pinos do pistão
Todos os pinos de pistão usados atualmente têm essencialmente o mesmo design: em geral, é uma haste de aço oca com paredes relativamente finas instalada nas saliências do pistão e na cabeça superior da biela.Nas extremidades do pino são retirados chanfros (externos e internos), que garantem fácil instalação da peça no pistão ou biela, além de evitar danos a outras peças em caso de contato acidental com as mesmas.
Ao mesmo tempo, vários elementos auxiliares podem ser executados nos dedos:
● Trazer as paredes internas em forma de cone, do centro para fora, para aliviar o dedo e manter sua resistência;
● Cintos internos com argolas na parte central do dedo para endurecê-lo;
● Furos transversais laterais para fixação rígida do pino no alojamento do pistão.
Os pinos do pistão são feitos de carbono estrutural macio (15, 20, 45 e outros) e alguns aços ligados (geralmente cromo 20X, 40X, 45X, 20HNZA e outros).A superfície externa e uma pequena correia na extremidade das peças feitas de aço macio são cementadas e temperadas a uma profundidade de 1,5 mm até atingir uma dureza de 55-62 HRC (enquanto a camada interna tem uma dureza na faixa de 22- 30 HRC).Peças feitas de aços de médio carbono são geralmente endurecidas com correntes de alta frequência.Após o tratamento térmico, a superfície externa do PP é lixada.O endurecimento da peça proporciona alta resistência ao desgaste de sua superfície externa, enquanto a viscosidade das camadas internas da parede mantém a capacidade do dedo de suportar cargas de choque e vibrações.O lixamento superficial elimina áreas com tensões perigosas, que durante o funcionamento do motor podem causar desgaste, endurecimento ou até mesmo destruição de peças.
Projeto típico de pistão com biela
Conforme já indicado, o pino do pistão está localizado no pistão e na cabeça superior da biela, conectando essas peças em um sistema.No pistão desta peça existem duas extensões com furos transversais - saliências.Existem duas opções de design para a dobradiça entre o pistão e a biela:
● Com dedo “flutuante”;
● Com um dedo pressionado na biela.
O segundo esquema é implementado de forma mais simples: neste caso, o PP é pressionado na cabeça superior (inteiriça) da biela, o que impede seu deslocamento axial, e nas saliências do pistão ele fica localizado com uma certa folga , o que permite girar o pistão em relação ao PP durante o funcionamento da unidade de potência em todos os modos.Além disso, a folga fornece lubrificação das peças em atrito (embora devido à pequena folga, o dedo e as superfícies das saliências em contato com ela sempre trabalhem em modo de lubrificação insuficiente).Este esquema foi usado em carros nacionais VAZ-2101, 2105, 2108, é amplamente utilizado em modelos modernos de produção estrangeira.
O esquema de dedos “flutuantes” é mais complexo, pois possui diversas peças auxiliares.Neste esquema, o PP com pequena folga é instalado em ambas as partes - tanto nas saliências do pistão quanto na cabeça superior da biela, o que garante sua rotação livre durante o funcionamento do motor.Para evitar o deslocamento axial do dedo, são utilizados anéis de retenção elásticos, localizados transversalmente aos furos das saliências - servem de batente para o PP, evitando que ele caia.Os anéis podem ser feitos de arame de mola com seção transversal circular ou estampados em chapa metálica.Neste último caso, as peças possuem seção transversal retangular e são fornecidos furos para a ferramenta em ambas as extremidades para facilitar a instalação e remoção dos anéis.
Em alguns casos, são utilizados fungos de travamento ou tampões, eles são feitos de metal macio, para não danificar o espelho do cilindro ao entrar em contato com ele.Os plugues são utilizados em motores de dois tempos com uma determinada disposição das janelas de admissão e escape, evitando o fluxo indesejado de gases entre eles.Às vezes é utilizado para fixar a peça com um parafuso aparafusado na parte inferior do ressalto e no furo na extremidade do PP.
Pinos de pistão fixos e flutuantes
O PP, independente do método de instalação, pode ter um deslocamento em relação ao eixo do pistão, chegando a um milímetro e meio ou mais.Este deslocamento visa reduzir as cargas dinâmicas às quais o pistão, o PP e a cabeça da biela estão submetidos durante o PMS e o PMS.O pistão em seu movimento para TDC e para TDC é pressionado contra uma parede do cilindro, o que também leva à pressão do PP contra uma parede dos furos dentro das saliências.Como resultado, existem forças que dificultam o giro do PP nas peças correspondentes e, ao passar pelo TDC e TDC, o giro pode acontecer abruptamente - isso acontece com um golpe, que se manifesta por uma batida característica.Esses fatores são eliminados com precisão com a instalação de PP no pistão com algum deslocamento do eixo.
Como escolher e substituir o pino do pistão
Durante o funcionamento do motor, principalmente nos modos alternados, os dedos são submetidos a cargas significativas, desgastam-se, podem deformar-se e necessitar de substituição.A necessidade de substituição dos dedos é indicada pela deterioração da compressão e diminuição das características dinâmicas do motor, que se manifesta adicionalmente por uma batida característica.
O reparo da unidade de potência, neste caso, é reduzido à substituição de dedos e, às vezes, de peças correspondentes - buchas da cabeça da biela em sistemas com PP "flutuante", anéis e outros.A seleção de novos dedos e demais peças é realizada de acordo com as dimensões do reparo.Por exemplo, para a maioria dos motores domésticos, são oferecidas peças de três tamanhos de reparo, diferindo em 0,004 mm (por exemplo, os motores VAZ geralmente usam pinos com diâmetro de 21,970-21,974 mm (1ª categoria), 21,974-21,978 mm (2ª categoria) e 21,978-21,982 mm (3ª categoria)).Isso permite selecionar pinos de diferentes diâmetros, levando em consideração o aumento dos diâmetros dos furos nas peças correspondentes devido ao desgaste e posterior mandrilamento.A furação é sempre realizada para as mesmas dimensões de reparo e se o desgaste das peças ultrapassar as faixas especificadas, elas deverão ser substituídas.
Via de regra, os dedos são vendidos em conjuntos (2, 4 ou mais peças), às vezes junto com anéis de retenção e outras peças.
Pinos de pistão de vários tipos e métodos de fixação no pistão
Ao reparar um grupo de pistão com pinos “flutuantes”, não há necessidade de utilização de equipamentos especiais - a instalação das peças nas saliências e na cabeça da biela é realizada com esforço manual.Se o dedo for trocado com fixação na biela, então é necessário usar um dispositivo especial para pressionar e pressionar o PP (no caso mais simples podem ser buchas e hastes, mas os profissionais usam dispositivos mecanizados mais complexos semelhantes a um torno ).
Em alguns casos, a instalação do PP “flutuante” nas saliências também é realizada em interferência, para isso o pistão é aquecido em água ou outro líquido a 55-70 ° C antes da instalação.O fato é que um pistão de alumínio se expande mais rápido que um pino de aço, portanto, em um motor sem aquecimento, a distância entre as peças aumenta e surge uma batida.Ao instalar o PP na interferência, a folga ocorre somente quando o motor aquece, o que evita o impacto das peças e, consequentemente, batidas.
Ressalta-se que os trabalhos de substituição dos pinos do pistão requerem desmontagem significativa do motor, por isso é melhor realizá-los com experiência adequada ou profissionais de confiança.Somente com a seleção correta dos dedos e o reparo adequado, o grupo de pistão funcionará de maneira confiável e eficiente, garantindo alto desempenho da unidade de potência.
Horário da postagem: 11 de julho de 2023