حشية رأس الأسطوانة، المعروفة أيضًا باسم "غطاء الأسطوانة"، تقع بين رأس الأسطوانة وكتلة الأسطوانة. وظيفتها الرئيسية هي ملء المسام والفجوات الدقيقة بين كتلة الأسطوانة ورأس الأسطوانة، مما يضمن إحكامًا موثوقًا به عند سطح التزاوج. وهذا بدوره يضمن إحكام غرفة الاحتراق، ويمنع تسرب الهواء من الأسطوانات وتسرب الماء من غلاف التبريد.
وظائف حشية رأس الأسطوانة:
تتمثل الوظيفة الأساسية لحشية رأس الأسطوانة في ضمان إحكام الغلق بين كتلة الأسطوانة ورأسها، ومنع تسرب غازات الضغط العالي، وسائل التبريد، وزيت المحرك. وتتمثل وظائفها المحددة فيما يلي:
تأثير الختم:
ملء الفجوات المجهرية: تعمل الحشية على تعويض خشونة السطح وعدم انتظامه عند واجهة التزاوج بين كتلة الأسطوانة ورأس الأسطوانة من خلال مادتها المرنة، مما يحافظ على إحكام الضغط العالي في غرفة الاحتراق ويمنع تسرب الهواء.
عزل ممرات السوائل: يمنع تسرب سائل التبريد وزيت المحرك أثناء دورانهما بين كتلة الأسطوانة ورأس الأسطوانة، مما يضمن التشغيل الطبيعي لأنظمة التبريد والتزييت في المحرك.
متطلبات المواد والأداء:
مقاومة الضغط والحرارة: يجب أن تتحمل الحشية درجات حرارة المحرك العالية (التي تتجاوز ٢٠٠ درجة مئوية) وضغوط الاحتراق. تشمل المواد الشائعة مركبات الأسبستوس المعدنية أو الهياكل المعدنية بالكامل، مما يوفر مقاومة للتآكل ويقلل من التشوه.
التعويض المرن: تحافظ الحشية على أداء الختم من خلال التشوه المرن عندما يتعرض رأس الأسطوانة للتمدد الحراري أو الضغط الميكانيكي، مما يتجنب فشل الختم الناجم عن التشوه.
التأثيرات الممتدة:
العزل الحراري وتخميد الاهتزازات: تتضمن بعض تصميمات الحشيات مواد مقاومة للحرارة لتقليل انتقال الحرارة إلى رأس الأسطوانة مع تخميد اهتزازات المحرك وتقليل الضوضاء.
أعراض الفشل: إذا تعرضت الحشية للتلف، فقد يؤدي ذلك إلى فقدان طاقة المحرك، واختلاط سائل التبريد بزيت المحرك (استحلاب)، وخروج الماء من أنبوب العادم، وظواهر خطأ أخرى.
مع تطور محركات الاحتراق الداخلي وتزايد الأحمال الحرارية والميكانيكية، أصبح أداء مانع التسرب لحشية رأس الأسطوانة بالغ الأهمية. وتتمثل متطلبات هيكلها وموادها فيما يلي:
قوة كافية لتحمل درجات الحرارة العالية والضغوط العالية وغازات الاحتراق المسببة للتآكل.
مقاومة للحرارة لمنع التلف أو التدهور.
مقاومة للتآكل لضمان طول العمر.
المرونة للتعويض عن المخالفات السطحية والحفاظ على الختم.
عمر خدمة طويل لضمان تشغيل المحرك بشكل موثوق.
وقت النشر: ٢٥ أبريل ٢٠٢٥