CA6140型铝活塞_原创精品文档.pdfVIP

第一章活塞的技术要求

一、活塞的结构组成

在发动机汽缸内，活塞在一部分工作循环压缩气体，而在另一部分工作循环，汽缸内的

混合气体燃烧膨胀，活塞承受高温气体的压力，并把压力通过活塞销、连杆传给曲轴。可见

活塞是在高温高压下工作长时间变负荷的往复运动，活塞的结构就要适应这样的工作条件。

图1表示一个铝活塞.弧面1称为活塞的曲顶面,它承受气体的压力,并受到高温气体的直

接作用.四个圆环形的槽2,3,4称为环槽,其中4的两个环槽称为气环槽,在气环槽中放置有弹

性的活塞环,用以密封活塞顶面以上的燃烧室;2,3分别为矩形槽和梯形槽,在油环槽中放置油

环(或称刮油环),它把飞溅到汽缸套内壁上的多余润滑油刮去,使油从油环槽的小孔5中流回

曲轴箱.包刮曲顶面和油环在内的部分6称为活塞头部,其余部分7称为活塞裙部,在活塞工

作过程起到向作用.活塞中间的贯穿孔9称为活塞销孔.图中10是一个短圆柱面和圆锥面的组

合,通常称为止口,它是专门为加工活塞而设置的铺助精基面.在结构上和功能上没有作用.镶

嵌环11为高镍铸铁，作用是提高活塞该部位的强度和耐磨性，提高活塞的气密性和寿命。

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图1

活塞在工作过程中将产生受力变形和热变形.如图2所示,活塞的曲顶面受到汽缸内气体

压力的作用,产生弹性变形.由于活塞裙部在圆周方向刚性不同,在销孔轴线方向的弹性变形

量大,使活塞裙部在受力后变成椭圆.另一方面,活塞顶部与高温气体接触,热量通过活塞顶部

传到活塞裙部,温度升高产生变形.

由于活塞裙部圆周上金属分布不均匀，销孔轴线方向金属厚，热膨胀量大；垂直于销孔

轴线发向热膨胀量小。从而使活塞裙部由于热变成椭圆，如图3的虚线所示。

所以无论是受力变形或热变形都使原来的圆柱形的裙部变成椭圆形，椭圆的长轴在活塞

的销孔的轴心线方向上。这样，比然使活塞与汽缸的间隙不均匀地减少甚至消失，以至于发

生强烈的磨损甚至咬住。为了补偿上述变形，由活塞裙部设计制造成椭圆形，椭圆的长轴在

垂直于活塞销孔轴心线的方向上，并在活塞裙部的销孔附近铸出两块凹吭，增加裙部与汽缸

内壁的间隙。椭圆度的大小随活塞的型号不同。C6110活塞上，椭圆的长轴和短轴要控制在

离圆位置5°以内，相互位置误差在5°以内。

此外，活塞工作时，顶面和高温气体直接接触，热量由头部传到裙部，头部温度高，热

膨胀量大；裙部温度低，热膨胀量小。为了补偿这种不均匀的热变形，把活塞头部的外径设

计的比裙部小，同时活塞裙部也设计成上小下大的锥形。C6110型柴油机活塞裙部的锥度是

0.02～0.05mm。

为了减少向裙部传导的热量，在活塞上铣有横槽，以减少向下传热的面积。在活塞上还

铣有纵向槽（稍斜）以增加活塞裙部的弹性（横向槽也有类似作用）。为了活塞的气密性和

耐磨性，增加其寿命，在下气环槽镶嵌一高镍铸铁环。使铸铁的热膨胀系数更接近ZL109，

以便满足零件要求。

活塞销孔内装活塞销与连杆小头孔相连接。为了使活塞销的磨损均匀，在工作温度下，

应使活塞销在活塞孔及连杆小头衬套孔中能自由转动，即所谓“浮动式”活塞销。为了避免活

塞销在工作过程中轴向窜动，在锁环槽中装有锁环。

二、活塞的一般技术要求

由于铝活塞的技术条件已由国家科技委员会制定了国家标准，对个部分的尺寸公差、形

状和位置公差以及表面粗糙度均作了详细的规定，现根据JB3931——85标准摘要说明如下：

（1）、活塞裙部外圆要求与气缸很精密的配合，因为裙部外圆尺寸公差一般为IT6，对

于高速内燃机的活塞甚至要达IT5。为了减少机械加工的困难，将活塞裙部和气缸套孔径的

制造公差均放大三倍，装配时将活塞按裙部尺寸分寸三组，气缸套按孔径尺寸分成三组，将

对应的组进行装配，以保证达到要求的间隙。裙部的椭圆度和锥度公差在分组尺寸公差范围

内。裙部外圆粗糙度≤0.4um。

（2）、对于浮动式活塞销孔