Merania bočných zaťažení
Keď konštruktéri navrhujú nový piest, musia mnoho hodnôt získať aj priamym meraním rôznych zaťažení ktoré vznikajú pri pohybe piesta vo valci. Vykonávajú to pomocou rôznych meracích senzorov, ktoré lepia/upevňujú na vyleštené plochy valca a steny piesta.
To že dochádza ku veľkým zaťaženiam iba v určitých oblastiach ste si asi všimli na použitých piestoch. Zvyčajne sú to vydraté/vyleštené plochy na stenách. To sú práve miesta, kde dochádza ku najväčšiemu a najčastejšiemu kontaktu medzi piestom a valcom motora.
JE ukázalo graf bočných síl na piestne steny (priemer piesta, alebo aj inak povedané vŕtanie bolo 104,14mm). Výrazne vidno rozdiel medzi minoritnou (malou) a hlavnou hodnotou pôsobiacich síl. Hlavné zaťaženie dosahuje hodnotu takmer 12.000N (cca 1200kg) a malé zaťaženie 3.000N (cca 300kg). Jasne vidno, prečo je výhodnejší asymetrický piest – minimálne zložky síl sú “stiahnuté” tvarom piesta bez problémov a najväčšie zložky sú ďalej prenášané pomocou predĺženej steny.
Dodatočné obrázky z analýzy MKP (metóda konečných prvkov) vyobrazuje napätia pôsobiace na a v pieste. Na bočných stenách vidno len minimálne rozdiely. Napätie na dlhšej strane piesta dosahuje miestami 125MPa, pričom na krátkej strane je to približne hodnota 100MPa. Krásne vidno využitie počítačovej techniky v praxi, ktorá pomáha pri riešení tvarov piestov. Pri tom ani jedna hodnota na viditeľných miestach piesta nedosiahla maximum (červenú farbu), čo predstavuje 300MPa.
Výhody asymetrických piestov
Nižšia hmotnosť, nižšie trenie bočných stien, prakticky využité rozmery bočných stien, hrubšia hlava piesta, kratší piestny čap (čo znížilo v tomto prípade jeho hmotnosť o 10g).
Dokonca bola posunutá diera pre piestny čap o 5,08mm (na tomto konkrétnom pieste s priemerom 104,14mm) ku širšej a kratšej stene piesta kvôli vyrovnaniu statickej a dynamickej rovnováhy. Doteraz sme poznali vždy iba vystredené diery a dlhé piestne čapy. Zamedzovalo to hádzaniu piesta vo valci a zároveň toto konštrukčné vyhotovenie znižovalo hluk.
Koruna piesta bola vystužená na potrebných miestach tak, aby preniesla vysoké napätia, ktoré v tomto prípade dosiahli číslo až 300MPa. O tom, prečo má piest vybratia na hornej spaľovacej strane už ale niekedy inokedy. Sledujte nás a udržíme vás v slede informácii.
*Predstavované asymetrické piesty sú dostupné pre motory LS1, LS6, Z06, 5,7l a 6,0l.
Autor: Vladislav Baniari; Zdroj: Enginelabs.com; Foto: Enginelabs.com, JE Pistons
