发动机活塞详解.doc

发动机活塞详解newmaker活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成,如图1。功用:活塞的功用是承受气体压力,并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转,活塞顶部还是燃烧室的组成部分。工作条件:活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触,瞬时温度可达2500K以上,因此,受热严重,而散热条件又很差,所以活塞工作时温度很高,顶部高达600~700K,且温度分布很不均匀;活塞顶部承受气体压力很大,特别是作功行程压力最大,汽油机高达3~5MPa,柴油机高达6~9MPa,这就使得活塞产生冲击,并承受侧压力的作用;活塞在气缸以很高的速度(8~12m/s)往复运动,且速度在不断地变化,这就产生了很大的惯性力,使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作,会产生变形并加速磨损,还会产生附加载荷和热应力,同时受到燃气的化学腐蚀作用。图1要求:(1)要有足够的刚度和强度,传力可*;(2)导热性好,耐高压、耐高温、耐磨损;(3)质量小,重量轻,尽可能减小往复惯性力。铝合金材料基本上满足上面的要求,因此,活塞一般都采用高强度铝合金,但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。构造:活塞可分为三部分,活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。(图2)活塞顶部承受气体压力,它是燃烧室的组成部分,其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关,都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求,其顶部形状可分为四大类,平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。图2平顶活塞顶部是一个平面,结构简单,制造容易,受热面积小,顶部应力分布较为均匀,一般用在汽油机上,柴油机很少采用。凸顶活塞顶部凸起呈球顶形,其顶部强度高,起导向作用,有利于改善换气过程,二行程汽油机常采用凸顶活塞。凹顶活塞顶部呈凹陷形,凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧,有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。。它有数道环槽,用以安装活塞环,起密封作用,又称为防漏部。柴油机压缩比高,一般有四道环槽,上部三道安装气环,下部安装油环。汽油机一般有三道环槽,其中有两道气环槽和一道油环槽,在油环槽底面上钻有许多径向小孔,使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣,一般应离顶部较远些。活塞顶部吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传给气缸壁,再由冷却水传出去。总之,活塞头部的作用除了用来安装活塞环外,还有密封作用和传热作用,与活塞环一起密封气缸,防止可燃混合气漏到曲轴箱,同时还将(70~80)%的热量通过活塞环传给气缸壁。,它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活塞在气缸的往复运动起导向作用,并承受侧压力。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩行程和作功行程中,作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。压缩行程和作功行程气体的侧压力方向正好相反,由于燃烧压力大大高于压缩压力,所以,作功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力(图3)。活塞裙部承受侧压力的两个侧面称为推力面,它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。结构特点:(1)预先做成椭圆形(图4):图4为了使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙,要求活塞在工作时具有正确的圆柱