المكبس: هو عضو انزلاقي يتحرك إلى أعلى وأسفل داخل الأسطوانة ويقوم بعدة وظائف في تتابع منتظم، في هذا المقال سنتعرف على وظائف المكبس، والإجهادات الحرارية والميكانيكية التي يتعرض لها المكبس.
وظائف المكبس:
- يولد المكبس التخلخل المناسب لسحب شحنة الهواء والوقود (أو شحنة الهواء في محركات الديزل) عندما يتحرك للأسفل في شوط السحب.
- يضغط المكبس الشحنة خلال تحركه للأعلى في شوط الضغط لتهيئة عملية الاحتراق.
- يكتسب المكبس القوى التي تتولد من غازات الاحتراق، ونقلها إلى عامود المرفق عن طريق بنز المكبس وذراع التوصيل.
- يقوم المكبس بطرد غازات العادم أثناء تحركه للأعلى في شوط العادم.
- يجب أن تكون للمكبس القدرة على تسريب جزء كبير من الحرارة الناتجة من الاحتراق داخل الأسطوانة، والتي يتسرب معظمها من خلال المكبس إلى الشنابر وزيت التزييت.
- يحمل المكبس الشنابر ويساهم في تكوين إثارة للخليط (الهواء والوقود) أثناء شوط الضغط.
الإجهادات التي يتعرض لها المكبس:
يتعرض المكبس في المحرك إلى إجهادات حرارية وميكانيكية عالية، نظراً لما يلي:
- يتعرض المكبس إلى حرارة هائلة أثناء الاحتراق تزيد على 2500 درجة مئوية، وهذه الحرارة تسبب إجهادات حرارية ومشاكل تمدد للمكبس.
- يتعرض المكبس إلى ضغوط عالية جداً تصل إلى حوالي 100 بار أثناء شوط القدرة في بعض أنواع المحركات، وهذا يولد إجهادات ميكانيكية عالية جداً.
- يغير المكبس من اتجاه حركته عند سرعات عالية تصل في بعض محركات البنزين الحديثة إلى حوالي 6000 لفة / دقيقة، ومسافة تحركه لا تتعدى في بعض الأحيان 4 بوصات (حوالي 10 سم).
- يتعرض المكبس للاحتكاك مع جدران الأسطوانة.
وعلى هذا يجب أن يصمم المكبس للعمل عند تلك الظروف الشاقة، فيجب أن يكون متينة بدرجة كافية لتحمل تلك الضغوط، وفي نفس الوقت يجب أن يكون خفيف الوزن قدر الإمكان؛ للسماح له بالتحرك بالسرعات العالية.
معدن تصنيع المكبس:
غالباً يتم صنع مكابس المحركات من سبائك الألمنيوم أو حديد الزهر، وطريقة التصنيع إما أن تكون بالطرق أو السباكة وهي الأكثر شيوعاً، كما تمتاز المكابس التي تصنع من الألمنيوم بخفة الوزن عن مثيلتها المصنعة من حديد الزهر، وحديد الزهر معدن جيد لتصميم وتصنيع المكابس في المحركات ذات السرعات البطيئة، وله خصائص مقاومة للتآكل، كما يتم تغطية المكابس المصنعة من الألمنيوم والتي تصمم للعمل داخل أسطوانات مصنعة من الألمنيوم بطبقة من الحديد.
