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柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配件——發(fā)動(dòng)機(jī)活塞

2023/5/22 15:28:58??????點(diǎn)擊:

活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”,承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷,是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一。活塞的功用是承受氣體壓力,并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn),活塞頂部還是燃燒室的組成部分。


  工作條件


   活塞在高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良的條件下工作?;钊苯优c高溫氣體接觸,瞬時(shí)溫度可達(dá)2500K以上,因此,受熱嚴(yán)重,而散熱條件又很差,所以活塞工作時(shí)溫度很高,頂部高達(dá)600~700K,且溫度分布很不均勻;活塞頂部承受氣體壓力很大,特別是作功行程壓力最大,汽油機(jī)高達(dá)3~5MPa,柴油機(jī)高達(dá)6~9MPa,這就使得活塞產(chǎn)生沖擊,并承受側(cè)壓力的作用;活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(8~12m/s)往復(fù)運(yùn)動(dòng),且速度在不斷地變化,這就產(chǎn)生了很大的慣性力,使活塞受到很大的附加載荷?;钊谶@種惡劣的條件下工作,會(huì)產(chǎn)生變形并加速磨損,還會(huì)產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力,同時(shí)受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。


活塞結(jié)構(gòu)


    一般活塞都是園柱形體,根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件和要求,活塞本身的構(gòu)造有各種各樣,一般將活塞這個(gè)小東西分為頭部、裙部和活塞銷座三個(gè)部分。


  頭部是指活塞頂端和環(huán)槽部分。活塞頂端完全取決于燃燒室的要求,頂端采用平頂或接近平頂設(shè)計(jì)有利于活塞減少與高溫氣體的接觸面積,使應(yīng)力分布均勻。多數(shù)汽油機(jī)采用平頂活塞,有些發(fā)動(dòng)機(jī)(例如直噴式柴油機(jī)和新型的缸內(nèi)噴注汽油機(jī))為了混合氣形成的需要,提高燃燒效率,將爆燃減少到最小程度,需要活塞頂端具有較復(fù)雜的形狀,設(shè)有一定深度的凹坑作為燃燒室的一部分?;钊陌疾鄯Q為環(huán)槽,用于安裝活塞環(huán)?;钊h(huán)的作用是密封,防止漏氣和防止機(jī)油進(jìn)入燃燒室。


  活塞裙部是指活塞的下部分,它的作用是盡量保持活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中垂直的姿態(tài),也就是活塞的導(dǎo)向部分。


  活塞裙部的形狀極有講究,尤其是象轎車一類的輕型乘用車,設(shè)計(jì)者從發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能出發(fā),常在活塞裙部上動(dòng)腦筋,以盡量使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊運(yùn)行平穩(wěn)。


 活塞銷座是活塞通過活塞銷與連桿連接的支承部分,位于活塞裙部的上方。高速發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷座的特別之處在于銷座孔不一定與活塞在同一中心線平面上,可向一側(cè)偏移一點(diǎn)點(diǎn),即向作功行程時(shí)活塞接觸缸壁的一側(cè)偏移,這樣當(dāng)活塞到上止點(diǎn)變換方向后活塞敲擊缸壁的程度會(huì)減少,從而減少了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。


活塞影響


    隨著汽車整車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可靠性的要求越來越嚴(yán)格,活塞已發(fā)展成為集輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料、異型外圓復(fù)合型面、異型銷孔等多項(xiàng)新技術(shù)于一體的高技術(shù)含量的產(chǎn)品,以保證活塞的耐熱性、耐磨性、平穩(wěn)的導(dǎo)向性和良好的密封功能,減少發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功損失,降低油耗、噪聲和排放。為滿足以上的功能要求,通常將活塞的外圓設(shè)計(jì)成異型外圓(中凸變橢圓),即垂直于活塞軸線的橫剖面為橢圓或修正橢圓,且橢圓度沿軸線方向按一定的規(guī)律變化(如圖1所示),橢圓度精度達(dá)0.005mm;活塞縱剖面的外輪廓為高次函數(shù)的擬合曲線,輪廓精度為0.005~0.01mm;為提高活塞的承載能力,以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率,通常將高負(fù)荷活塞的銷孔設(shè)計(jì)成微內(nèi)錐型或正應(yīng)力曲面型(異型銷孔),銷孔尺寸精度達(dá)IT4級(jí),輪廓精度為0.003mm。


 活塞作為典型的汽車關(guān)鍵零部件,在切削加工方面具有很強(qiáng)的工藝特點(diǎn)。目前,國(guó)內(nèi)活塞制造行業(yè)通常是由通用機(jī)床和結(jié)合活塞工藝特點(diǎn)的專用設(shè)備組成機(jī)加工生產(chǎn)線,因此,專用設(shè)備就成為活塞切削加工的關(guān)鍵設(shè)備,其功能和精度將直接影響最終產(chǎn)品的關(guān)鍵特性的質(zhì)量指標(biāo)。