曲柄連桿機構(gòu)講義ga(編輯修改稿)
2025-05-28 05:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ③ 防止破壞油膜。 冷態(tài)敲缸現(xiàn)象： 冷態(tài)裝配間隙若無或過小，則由于活塞工作時的 機械變形和熱變形 時裙部直徑增大，容易拉傷氣缸壁（又稱拉缸），輕則造成漏氣、竄機油，重則活塞卡死。 由于冷態(tài)裝配間隙的存在 :活塞工作時側(cè)壓力方向的交替變化，活塞越過上止點時，時而是活塞的次推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁，時而是活塞的主推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁，形成金屬敲缸聲音，加劇裙部磨損。顯然，發(fā)動機冷車時敲缸現(xiàn)象嚴重。 減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結(jié)構(gòu)措施： 定義：活塞銷座朝向承受作功側(cè)壓力的一面 （ 圖示左側(cè) ） 偏移 1mm～2mm。 作用：減輕活塞換向時對氣缸壁的敲擊 。 原理：因銷座偏置 ， 在接近上止點時 ， 作用在活塞銷座軸線以右的氣體壓力大于左邊 ， 使活塞傾斜 ， 裙部下端提前換向 。 而活塞在越過上止點 ， 側(cè)壓力反向時 ， 活塞才以左下端接觸處為支點 ， 頂部向左轉(zhuǎn) （ 不是平移 ） ，完成換向 。 可見偏置銷座使活塞換向分成了兩步 ， 第一步是在氣體壓力較小時進行 ， 且裙部彈性好 ， 有緩沖作用；第二步雖氣體壓力大 ， 但它是個漸變過程 。 為此 ， 兩步過渡使換向沖擊力大為減弱 。 （ 1）預(yù)先做成階梯形、錐形 活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。 為使活塞在各種工況下均能與氣缸壁間保持合理的密封和運動間隙，制造活塞是通常采取下列 結(jié)構(gòu)措施： （ 2）預(yù)先做成橢圓形。將銷座外端面在鑄造時凹陷 ，或截去一小部分。 橢圓的長軸方向與銷座垂直，短軸方向沿銷座方向。這樣活塞工作時趨近正圓。 （ 3）活塞裙部開槽 （汽油機） 橫向絕熱槽 減少活塞頭的熱量向裙部擴散 有的兼作油環(huán)回油孔 縱向膨脹槽 留有膨脹余地 活塞強度降低 絕熱槽 膨脹槽 （ 4）采用雙金屬活塞： 為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機活塞在活塞裙部或銷座內(nèi)鑄入或嵌入膨脹系數(shù)低的鋼片。 恒范鋼片式活塞的結(jié)構(gòu)特點就是這樣的，由于恒范鋼為含鎳 33%～ 36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的 1/10，而銷座通過恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。 活塞的冷卻 高強化發(fā)動機尤其是活塞頂上有燃燒室凹坑的柴油機，為了減輕活塞頂部和頭部的 1)自由噴射冷卻法。 2)振蕩冷卻法。 3)強制冷卻法。 強制冷卻法廣為增壓發(fā)動機所采用。 拖鞋式活塞 在保證裙部有足夠承壓面積的條件下，將不承受側(cè)向力一側(cè)的裙部部分地去掉，即為半拖鞋式裙部；若全部去掉則為拖鞋式裙部。 優(yōu)點是： ①質(zhì)量輕，比全裙式活塞輕 10％～ 10％，適應(yīng)高速發(fā)動機減小往復(fù)慣性力的需要。 ②裙部彈性好，可以減小活塞與氣缸的配合間隙。 ③能夠避免與曲軸平衡重發(fā)生運動干涉。 二、活塞環(huán) ： 分成氣環(huán)和油環(huán)兩大類。 （一）作用： 油環(huán)： 氣環(huán)： 平均壽命： 6萬公里 圖 225 活塞環(huán) （ 1） 密封（防止燃氣漏入曲軸箱）； 是 主要作用，是傳熱作用的前提。 （ 2）傳熱（將活塞頭部吸收的 70%~80%的熱量傳導(dǎo)給氣缸壁）。 （ 1）潤滑（氣缸壁上鋪油膜）； （ 2）刮油（氣缸壁上多余機油刮落回曲軸箱）； （ 3）輔助密封。 （二）工作環(huán)境： （ 1）高溫、高壓、高速，潤滑不良，磨損嚴重； （ 2）交變的彎曲應(yīng)力 （氣缸壁沿高度方向有加工錐度，環(huán)有開口）。 （三）要求： （四）材料 ： （ 1）足夠的強度、沖擊韌性； （ 2）耐高溫（第 1道氣環(huán)）、耐磨。 （ 1）一般用 合金鑄鐵，少數(shù)高速強化柴油機用鋼片環(huán)以提高 彈力和沖擊韌性）； （ 2） 第 1道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻（硬度高，并 能儲存少量機油，以改善潤滑條件）； （ 3）其余氣環(huán)一般鍍錫（鑄鋁活塞）或磷化（鍛鋁活塞） （以改善磨合性能）。 （五）氣環(huán)的密封機理： 第一密封面（氣環(huán)裝入氣缸時產(chǎn)生的初始彈力 Pa）； 第一密封面的建立：環(huán)在自由狀態(tài)下，環(huán)外徑＞缸徑，裝缸后在其彈力 F1 作用下與缸壁壓緊，形成第一密封面。 第二密封面（燃氣壓力 P1）； 氣環(huán)的切口端呈迷宮式布置（減少漏氣）。 第二密封面的建立：活塞環(huán)在運動時產(chǎn)生慣性力 Pj，與缸壁間產(chǎn)生摩擦力 F，以及側(cè)隙有氣體壓力 P2，在這三個力的共同作用下，使環(huán)靠在環(huán)槽的上側(cè)或下側(cè)，形成第二密封面。 Pa F Pj P1 P2 圖 228 氣環(huán)的切口形狀 （六）氣環(huán)的結(jié)構(gòu)特點： （ 1）切口形狀： 1）直角切口： 工藝性好，密封效果差； 2）階梯切口：密封好，工藝性差； 3）斜切口： 介于中間，但套裝時尖角易折斷； 4）帶防轉(zhuǎn)銷釘槽切口： 方向不可裝反，否則，漏氣量急劇增加。 氣環(huán)的泵油作用 矩形斷面 的氣環(huán)隨活塞作往復(fù)運動時，會把氣缸壁上的機油不斷送人氣缸中。這種現(xiàn)象稱為 “ 氣環(huán)的泵油作用 ” 。 （ 1）增加了潤滑油的消耗； （ 2）火花塞沾油不跳火； （ 3）燃燒室積炭增多，燃燒性能變壞； （ 4）環(huán)槽內(nèi)形成積炭，擠壓活塞環(huán)而失去密封性； （ 5）加劇了氣缸的磨損。 ☆ 活塞環(huán)泵油作用的危害 2） 扭曲環(huán)： a)正扭曲環(huán)：內(nèi)圓上邊緣切去部分金屬或外圓下邊緣切去 部分金屬； b)反扭曲環(huán)：內(nèi)圓下邊緣切去部分金屬或外圓上邊緣切去 部分金屬； 圖 230 氣環(huán)的斷面形狀 （ a）正扭曲內(nèi)切環(huán) （ b）反扭曲內(nèi)切環(huán) 圖 231 扭曲環(huán)的作用原理 扭曲環(huán)成因見圖 231所示： 活塞環(huán)裝入氣缸后，其外側(cè)氣缸壁的作用力 F1與內(nèi)側(cè)環(huán)的彈力 F2不在一條直線上，于是產(chǎn)生扭曲力矩 M，從而使環(huán)的邊緣與環(huán)槽的上下側(cè)平面都接觸，避免了因環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的上下竄動造成的“泵油”現(xiàn)象。 環(huán)的扭曲變形應(yīng)使環(huán)的端面與氣缸壁形成的楔形尖角向下。這樣，活塞向上運動時，因“油楔”作用使環(huán)懸浮于氣缸壁，改善潤滑，減少摩擦阻力；活塞向下運動時，向下刮油。但如果裝反使尖角朝上，則活塞向上運動時，向上刮油，機油消耗率劇增，排氣冒藍煙。 扭曲環(huán)的優(yōu)點： a)密封性、磨合性好（線接觸）； b)防止 “ 泵油 ” 現(xiàn)象； c)形成油楔，改善潤滑； d)提高刮油能力。 扭曲環(huán)的缺點： a)扭轉(zhuǎn)角不超過 1186。，工藝性差； b)不可裝反，否則機油消耗率成倍增加，環(huán)上有朝上記號。 a)工藝性差（凸圓弧面難加工）； b)仍有 “ 泵油 ” 現(xiàn)象。 （ d）錐面環(huán) 優(yōu)點 ： 缺 點： a)活塞上下移動時均能形成油楔作用，改善潤滑； b)避免棱緣負荷，能很好適應(yīng)活塞的擺動及氣缸表面； c)密封性改善。 3）錐面 環(huán)： 小錐角，不超過 2186。
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