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内燃机运动部件

运动机件在整个柴油机中占有举足轻重的地位,所以课件第四章是内燃机结构课最重要的部分之一。

曲柄连杆机构的功用是将热能转变为机械功,也就是说燃料燃烧是的气体压力使活塞做直线运动,通过连杆变成曲轴旋转运动而对外输出有效功。旋转着的曲轴又使活塞不断地往复运动,从而保证了连续地实现柴油机的工作循环。
作用在曲柄连杆机构上的力主要有:
1:汽缸内的气体压力PI
2:运动机件的惯性力PII
P=PI+PII
受理分析如图4-1
将合力P分解得:
;

作用:侧推力N产生摩擦
连杆力S使连杆压缩或拉伸
活塞组

活塞组由活塞、活塞销、活塞环、衬套和活塞销盖。

,汽缸盖共同构成发动机的密闭的工作空间防止燃气漏入曲轴箱,阻止过多的润滑油窜入汽缸内。
,并将其传给连杆和曲轴。
,起到了导向作用。
。


,如图4-2
中速机13-15MPa。
以PA6-280为例:,D=280mm受力 ×10N。且受力为周期性的冲击力,容易产生交变应力和变形,引起疲劳破坏。
要求:活塞应具有足够的强度和刚度。

3@图4-2 活塞工作条件对于中高速机往复惯性力已经达到相当可观的程度。
要求:在保证强度的前提下,尽量减轻重量,以见效往复惯性力,从而减少机械负荷。

润滑不良,引起活塞裙部的磨损,活塞裙部材料有高的
耐磨性。

高速大功率瞬时温度达2273K,活塞表面温度达623-773K,长期高温--材料强度下降,会出现热疲劳,热变形和龟裂。
结构要求:要求在保证强度的前提下,尽量减轻重量,以见效往复惯性力,从而减少机械负荷活。塞应具有足够的刚度和强度。
(1)良好的结构形式,合理的散热和冷却方式,以减小热负荷。
(2)材料有足够的抗热性,较好的导热性,,保证有足够的热强度。
(3)热膨胀系数小,以保持与缸套的合理配合间隙。

从有无冷却的角度可分为:非冷却活塞和冷却式活塞
整体铝活塞,整体油冷活塞,组合式油冷塞,组合式水冷活塞。
整体铝活塞
(1)活塞的基本结构包括:顶部、环槽、活塞销座和裙部。活塞顶部、汽缸盖和汽缸壁组成燃烧室组成燃烧室。如图4-3
3@图4-3 整体吕活塞@图4-4 活塞头部特点
(2)活塞头部:从活塞顶至活塞销座以上最末一道环槽之间的部分成为活塞头部。开有数道环槽,2-3道气环槽,1-2道油环槽。高速机较少,低速机较多。
: 因温度及压力沿高度方向变化很大,引起各处热变形不一致,为了保证活塞在工作温度下与缸套间有一定的均匀间隙,活塞头在常温下加工成锥体,或多个锥度不同的截锥体的组合,上部锥度大,下部锥度小。如图4-4
-5



VII深坑2
a 平顶 b 盆顶 c W型
d 凹顶 e 凸顶 f 深坑1
g深坑2
注:为了防止气阀早开晚关而引起启发与活塞顶相碰,在活塞表面加工出避碰凹坑。
(3)活塞裙部:头部以下部分统成为裙部。受机械负荷和热负荷
(4)结构特点:由于活塞在工作过程中,承受较强的机械负荷和热负荷,工作条件十分恶劣,因此,活塞在结构上具有一些共同的特点。
(5)温度分布分布线图如图4-6
散热方式:
-67%由活塞环传给汽缸盖,由汽缸套传给冷却水。
%由活塞裙部传给缸套。
。
(6)改善措施
:非冷却整体铝活塞的头部热流密度很大,为降低活塞头部和环槽温度,加大散热面积,保证热流密度大致相等,顶底内壁和侧壁相连接部分多用大圆弧过渡,同时减少了应力集中。(见课件动画演示)
:整体铝活塞第一环槽因温度高,材料硬度下降较多,及润滑条件差,环槽磨损严重。这些常常是限制活塞使用期限的重要因素。为了改善这种情况,某些柴油机活塞在第一道环槽上方车隔热槽,改变顶部热流方向,将部分原来由第一道环散走的热量分散到第二、三道环散走。如图4-7
图4-7隔热槽
:整体铝活塞第一环槽因温度高,材料硬度下降较多,及润滑条件差,环槽磨损严重。这些常常是限制活塞使用期限的重要因素。为了改善这种情况,有些柴油机活塞在第一或第一和第二道环槽处铸入耐磨镶座以提高环槽部分的耐磨性。如图4-8
(7)功能