W jakim celu owalizuje się tłoki?

Tłoki są jedną z najważniejszych części silnika spalinowego, pozwalając na wykorzystanie energii zmagazynowanej w paliwie i zamianę jej na ruch liniowy. Ze względu na duże obciążenie, jakim są poddawane podczas działania jednostki napędowej, ich wykonanie musi być szczególnie precyzyjne, a stopień dopasowania do cylindrów, z którymi współpracują bardzo wysoki. Jednym z procesów, które pozwalają na najlepsze „zgranie” geometrii obu elementów, jest owalizacja tłoków. Przyjrzyjmy się bliżej budowie tłoków oraz sprawdźmy, dlaczego znaczenie owalizacji jest tak duże.

W jaki sposób pracują tłoki i jak są zbudowane?

Tłoki są elementem, który jest umieszczony wewnątrz cylindra i połączony z wałem korbowym. Po zapłonie mieszanki następującym w górnej części cylindra ulegają one przesunięciu w dół cylindra. Za sprawa sworznia osadzonego w piaście tłoka złączony z nim korbowód może zmieniać kąt, pod jakim styka się z jego powierzchnią, a tym samym poruszać się wahadłowo. Wraz z wahliwym połączeniem z odpowiednio wyprofilowanym korbowodem umożliwia to zmianę ruchu prostoliniowego na obrotowy, który może być przekazany do przekładni i dalej na koła.

Dla prawidłowej pracy tłoków duże znaczenie ma dobre dopasowanie ich geometrii do walcowatego kształtu wnętrza cylindrów. Jest to istotne z jednej strony ze względu na ograniczanie ewentualnego tarcia między ich powierzchniami, a z drugiej z uwagi na konieczność zachowania szczelności. Zakres właściwego luzu między tłokami a cylindrem jest niewielki, muszą więc być one wykonane z bardzo małą tolerancją wymiarową.

Owalizacja tłoków

Podczas pracy silnika wszystkie jego elementy silnie się rozgrzewają, co prowadzi do pewnej zmiany ich wymiarów. Dotyczy to również tłoków, które są poddawane działaniu szczególnie wysokiej temperatury. Zmiana rozmiaru tłoka nie jest jednak równomierna, ponieważ w różnych miejscach stykających się z ich obwodem mają one odmienną grubość. Wynika to z obecności piasty tłoka, w której osadza się sworzeń mocujący korbowód. Większa ilość metalu sprawia, że w tym miejscu tłok jest bardziej podatny na zmianę wymiarów, co silnie zwiększałoby tarcie. W celu uniknięcia skutków rozszerzalności cieplnej tłoki są więc poddawane owalizacji, tj. płynnemu zmniejszeniu średnicy, co niweluje efekt zmiany rozmiarów.