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活塞活塞组活塞组•活塞组:活塞、活塞环和活塞销、卡环•活塞构成燃烧室;传递力•活塞部分:活塞顶、防漏部、活塞销座、活塞裙部活塞的工作条件•1、机械载荷(力)•A、气体力(最高爆压)•B、往复惯性力(汽油机、柴油机)•C、活塞侧击力•D、连杆力(活塞销座)•2、热负荷•A、热应力和热变形大•柴油机活塞的热负荷更严重•B、环散热70%,第一环50%,裙部15%,背面15%•C、活塞材料热强度:铝合金、铸铁•D、第一环槽温度•3、高速滑动,润滑不良(摩擦功率10%)活塞的温度场测量与计算•温度场测量:热电偶、硬度塞templug、易熔合金•温度场计算:有限元法活塞的材料•1、(1)密度(2)高温轻度(3)导热性(3)线膨胀系数•2、亚共晶铝硅合金、共晶铝硅合金锡:10-14%硅,膨胀系数下降,高温强度提高,脆性增加,加工性下降:汽油机、柴油机•3、过共晶铝硅合金:高热负荷柴油机•4、薄壁球墨铸铁:高热负荷柴油机活塞的结构设计•整体式活塞:铝合金、铸铁(薄壁),比铝合金重30%•组合式活塞:钢(铸铁)顶铝合金裙部活塞•欧V、欧VI柴油机活塞活塞顶形状•活塞顶:汽油机(多无凹坑)、柴油机(凹坑)凸顶活塞:高压缩比•气门避碰坑(汽油机、柴油机形状不同)•关注:汽油机活塞凹坑热流型活塞与活塞顶温度•活塞顶厚度过去一般只需验证热负荷,热流型活塞控制活塞顶(第一环)热负荷措施•1、热流形活塞•2、加大活塞顶岸的高度•3、隔热槽•4、顶岸退让槽纹理•5、第一环上止点位置不高于冷却水套•6、增加活塞防漏部的厚度•7、活塞顶阳极氧化处理,减少传入热量控制活塞顶(第一环)热负荷措施•8、活塞冷却(柴油机单位面积功率0.4ps/cm2)A、喷射冷却B、振荡冷却(冷却油腔、喷嘴)机油来自第二个主油道•9、组合式活塞(内燃机机车)•10、铸铁活塞(欧V欧VI大型内燃机)活塞销座的设计•1、活塞销座刚度大,但又要有弹性。和活塞销变形适应。•2、单筋销座、双筋销座、宽体整体支承筋销座(锻造活塞和小活塞)•3、斜面销座和阶梯销座活塞销座与销座孔•1、销座孔边缘应力集中严重销座孔圆角、倒角、销座弹性结构,•2、销孔比压:喇叭型、锥形、抛物线型、椭圆销孔、减压槽、销孔衬套活塞的二阶运动•Secondarymotion•活塞的横向运动+活塞的摆动•活塞销的偏置:A、汽油机:敲缸、噪声B、柴油机:磨损、缸套穴蚀活塞裙部设计•1、作用:导向、配合间隙、正圆•2、活塞裙部的椭圆变形A、活塞侧向力B、活塞的热膨胀C、活塞顶的压力•3、保证裙部工作时为正圆措施A、裙部开槽(过去)B、裙部镶钢片(汽、柴油机)B、椭圆形活塞截面,长轴方向。约0.25---1mmC、活塞侧表面的形状:中凸型线活塞的基本尺寸•顶岸高度•压缩高度•活塞环的数目与排列•环槽尺寸•裙部长度•(销孔型线、裙部型线、环岸型线)活塞的表面处理•1、裙部涂石墨•2、裙部镀铅(过去)或锡•3、裙部涂覆二硫化钼•4、铝合金活塞磷化处理•5、活塞环岸阳极氧化•6、活塞顶的耐热涂覆:阳极氧化活塞失效形式(参见实例)•活塞顶热裂、侵蚀、穿孔、•环岸断裂:第一环岸强度校核•销座裂纹•销座孔拉伤•拉缸(环岸、裙部拉伤)•裙部裂纹、压溃•过度磨损(第一环槽、环岸、裙部)-----漏气、烧机油第一环槽护圈:?作用和活塞有关的部分试验•磨痕试验(marking)或贴合试验•热拉伤试验•冷拉伤试验•最小间隙试验•活塞耐久试验•活塞冷热冲击试验•机油消耗试验•漏气量试验•活塞顶和销孔疲劳试验•活塞顶热冲击试验•裙部压溃疲劳试验•裙部变形试验•石墨附着力试验•油腔冷却量试验•机油附着力试验•温度场试验活塞销•1、工作条件:力、磨损、惯性力•2、浮式销(卡环或挡圈)、半浮式销:强化程度低车用汽油机,•活塞销热压入连杆•3、结构:活塞销(1)•1、活塞销考虑因素:长度变形、椭圆变形、表面粗糙度、应力•2、20钢、20Cr等,表面渗碳处理,不需要太好的钢•3、活塞销的润滑:飞溅润滑、油孔、储油槽、减压槽
本文标题:第6、7章-活塞与活塞销-学生
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