内燃机构造与设计10活塞组.ppt

10.3活塞的传热结构与导向结构镶筒形钢片活塞——在浇铸活塞时能使钢筒内产生压缩应力，铝外壳中产生拉伸应力，即铝合金外壳的实际收缩量远小于其自由收缩量，而裙部内壳在浇铸后的冷却过程中能够自由地向内收缩，使铝内壳外壁与钢筒内壁之间形成收缩缝隙。当发动机工作时，在不同的活塞温度水平下，将不同程度地减小收缩缝隙和外壳与钢筒中的残余应力，所以活塞的热膨胀量远小于铝合金的自由膨胀量。10.3活塞的传热结构与导向结构在一些老式汽油机或负荷不高的汽油机中，活塞裙部开有纵向切槽，并与油环槽底的横向切槽相连成T字形或Π字形。其中横向切槽起隔热作用，可减少传到裙部的热量以降低裙部温度和热膨胀量，并兼作泄油通路。纵向切槽则起弹性补偿作用，可在冷态间隙较小的情况下减少高负荷工况拉缸的危险性。但横槽不利于降低环区的热负荷，T形或Π形槽削弱了裙部的刚度和强度。3.2.2活塞的拉毛及其预防12产生拉毛的可能原因——当活塞环密封失效引起漏气增多，活塞过热，油膜破坏时就会拉毛;活塞裙部设计不当也会拉毛。实际上通过观察裙部拉毛的位置可以分析并纠正裙部设计不当之处。如椭圆度过大或配缸间隙过小，都会在活塞相应位置表面产生拉毛面。3当活塞和缸壁之间有小片金属接触时，由于摩擦产生的高温使小片金属熔接，而相对运动又将熔接处剪断，结果摩擦面就会变得粗糙并出现拉痕——这就是活塞的拉毛。10.3活塞的传热结构与导向结构10.3活塞的传热结构与导向结构在发动机磨合阶段缸壁表面和裙部表面会有较多的局部金属接触，因此即使裙部设计正确磨合初期也可能拉毛。为减少磨合初期拉毛的可能性，通常对裙部进行表面处理。最简单的办法是在裙部表面镀一层锡。由于锡层较软和对铸铁缸筒的摩擦系数较小，在活塞和缸壁的各局部金属接触点上锡首先熔化而在活塞与缸筒之间起着某种润滑作用，同时填充表面微观不平处，减少了局部接触载荷和摩擦力，改善了磨合。裙部镀铅也有类似效果，只是铅的熔点略高于锡，宜用于热负荷高的活塞。近年来有些厂家在活塞裙部喷涂石墨或二硫化钼，这二者都是较好的固体润滑剂，因而也能改善磨合，减少拉毛可能性和降低摩擦系数。10.4活塞的传力结构与活塞销10.4.1活塞销的刚度和尺寸10.4.1.1活塞销刚度的重要性和尺寸选择加在活塞上的气体作用力Pg和活塞的惯性力Pjh都要通过活塞销座传给活塞销，再由活塞销传给连杆。因此活塞销以及由活塞顶连到活塞销座的活塞传力结构中都产生交变应力和变形。设计要求:1、活塞销和销座部分有足够强度，不发生疲劳断裂;2、销座和销的轴承条件比压不超过轴承材料的容许限度;3、销座部分的变形不能导致环槽侧面的变形扭曲，以免影响环的密封和传热功能。要满足这些要求，关键在于活塞销的刚度要好。10.4活塞的传力结构与活塞销正值向下的（Pg+Pjh）作用在活塞组件上时，活塞销产生如图所示的弯曲变形，使销座跟着变形，至使销座受到的支反力P成为不均匀的力。当活塞销刚度小而弯曲变形较大时，在销座孔内侧上边缘处将产生很大的尖峰载荷，引起很大的应力集中而可能产生向上扩展的疲劳裂纹。反之，负值向上的（Pg+Pjh）作用在活塞组件上时，活塞销产生两端上翘的弯曲变形，相应的在销座孔内侧下边缘处将产生很大的尖峰载荷，严重时会产生由销座向下扩展的疲劳裂纹。活塞销的失圆变形也会使活塞销孔产生很大的应力。通常按照活塞销弯曲变形和失圆变形的要求来选择活塞销的直径。10.4活塞的传力结构与活塞销10.4活塞的传力结构与活塞销活塞销的刚度主要取决于外径，为减轻重量，通常把活塞销做成中空的。10.4活塞的传力结构与活塞销活塞销的长度可取为1汽油机活塞裙部在销座孔周围内凹，其活塞销长度相应较短。2活塞销的总承压面积为d1·(l-3)3注：考虑到连杆小头的宽度bA应比活塞的销座孔开档距离B’短（2-4）mm4考虑销座孔不设衬套而小头孔加衬套，则活塞销比较合理的承压面积分配比例大致为bH≈0.603(l-3)，bA≈0.397(l-3)，B’=l-bH。以上初步选择了d1、d2、l、bH、bA之后，要进一步校核活塞销的弯曲变形和失圆变形，销座孔和连杆小头最大条件比压，以及活塞销的应力，并根据计算结果进行必要的调整。4.1.2活塞销的计算活塞销的两种受力状况压缩上止点后10左右，缸内气体压强达到了最大值Pz，活塞加速度接近于rω2(1+λ)，可以近似认为此时活塞销两端和中段的载荷各为：10.4活塞的传力结构与活塞销10.4活塞的传力结构与活塞销进、排气上止点时，缸内气压力与曲轴箱内气压力之差很小，可以近似认为：10.4活塞的传力结构与活塞销由于第一种情