第6、7章活塞與活塞銷-學生

1、活塞活塞活塞組活塞組活塞組活塞組活塞組：活塞、活塞環(huán)和活塞銷、卡環(huán)活塞組：活塞、活塞環(huán)和活塞銷、卡環(huán)活塞構成燃燒室；傳遞力活塞構成燃燒室；傳遞力 活塞部分：活塞頂、防漏部、活塞銷座、活塞裙部活塞部分：活塞頂、防漏部、活塞銷座、活塞裙部活塞的工作條件活塞的工作條件1 1、機械載荷（力）、機械載荷（力）A A、氣體力（最高爆壓）、氣體力（最高爆壓）B B、往復慣性力（汽油機、柴油機）、往復慣性力（汽油機、柴油機）C C、活塞側(cè)擊力、活塞側(cè)擊力D D、連桿力（活塞銷座）、連桿力（活塞銷座）2 2、熱負荷、熱負荷A A、熱應力和熱變形大、熱應力和熱變形大 柴油機活塞的熱負荷更嚴重柴油機活塞的熱負荷更嚴

2、重B B、環(huán)散熱、環(huán)散熱70%70%，第一環(huán)，第一環(huán)50%50%，裙部，裙部15%15%，背面，背面15%15%C C、活塞材料熱強度：鋁合金、鑄鐵、活塞材料熱強度：鋁合金、鑄鐵D D、第一環(huán)槽溫度、第一環(huán)槽溫度3 3、高速滑動，潤滑不良（摩擦功率、高速滑動，潤滑不良（摩擦功率10%)10%)活塞的溫度場測量與計算活塞的溫度場測量與計算溫度場測量：熱電偶、硬度塞溫度場測量：熱電偶、硬度塞 templug、易熔合金、易熔合金溫度場計算：有限元法溫度場計算：有限元法活塞的材料活塞的材料1、（、（1）密度（）密度（2）高溫輕度（）高溫輕度（3）導熱性（）導熱性（3）線膨脹系數(shù)）線膨脹系數(shù)2、亞共晶鋁

3、硅合金、共晶鋁硅合金錫：、亞共晶鋁硅合金、共晶鋁硅合金錫：10-14%硅，膨脹系數(shù)下硅，膨脹系數(shù)下降，高溫強度提高，脆性增加，加工性下降：降，高溫強度提高，脆性增加，加工性下降： 汽油機、柴油機汽油機、柴油機3、過共晶鋁硅合金：高熱負荷柴油機、過共晶鋁硅合金：高熱負荷柴油機4、薄壁球墨鑄鐵：高熱負荷柴油機、薄壁球墨鑄鐵：高熱負荷柴油機活塞的結(jié)構設計活塞的結(jié)構設計整體式活塞：鋁合金、鑄鐵（薄壁），比鋁合金重整體式活塞：鋁合金、鑄鐵（薄壁），比鋁合金重30%組合式活塞：鋼（鑄鐵）頂鋁合金裙部活塞組合式活塞：鋼（鑄鐵）頂鋁合金裙部活塞歐歐V、歐、歐VI 柴油機活塞柴油機活塞 活塞頂形狀活塞頂形狀活塞

4、頂：汽油機活塞頂：汽油機( (多無凹坑）、柴油機（凹坑）多無凹坑）、柴油機（凹坑）凸頂活塞：高壓縮比凸頂活塞：高壓縮比氣門避碰坑氣門避碰坑( (汽油機、柴油機形狀不同）汽油機、柴油機形狀不同）關注：汽油機活塞凹坑關注：汽油機活塞凹坑熱流型活塞與活塞頂溫度熱流型活塞與活塞頂溫度活塞頂厚度過去一般只需驗證熱負荷，熱流型活塞活塞頂厚度過去一般只需驗證熱負荷，熱流型活塞控制活塞頂（第一環(huán)）熱負荷措施控制活塞頂（第一環(huán)）熱負荷措施1、熱流形活塞熱流形活塞2、加大活塞頂岸的高度、加大活塞頂岸的高度3、隔熱槽、隔熱槽4、頂岸退讓槽紋理、頂岸退讓槽紋理5、第一環(huán)上止點位置不高于冷卻水套、第一環(huán)上止點位置不高于

5、冷卻水套6、增加活塞防漏部的厚度、增加活塞防漏部的厚度7、活塞頂陽極氧化處理，減少傳入熱量、活塞頂陽極氧化處理，減少傳入熱量控制活塞頂（第一環(huán)）熱負荷措施控制活塞頂（第一環(huán)）熱負荷措施8、活塞冷卻（柴油機單位面積功率、活塞冷卻（柴油機單位面積功率0.4ps/cm2) A、噴射冷卻、噴射冷卻 B、振蕩冷卻（冷卻油腔、噴嘴）、振蕩冷卻（冷卻油腔、噴嘴） 機油來自第二個主油道機油來自第二個主油道9、組合式活塞（內(nèi)燃機機車）、組合式活塞（內(nèi)燃機機車）10、鑄鐵活塞（歐、鑄鐵活塞（歐V 歐歐VI 大型內(nèi)燃機）大型內(nèi)燃機）活塞銷座的設計活塞銷座的設計1 1、活塞銷座剛度大，但又要有彈性。和活塞銷變形適應。

6、、活塞銷座剛度大，但又要有彈性。和活塞銷變形適應。2 2、單筋銷座、雙筋銷座、寬體整體支承筋銷座（鍛造活塞和小、單筋銷座、雙筋銷座、寬體整體支承筋銷座（鍛造活塞和小活塞）活塞）3 3、斜面銷座和階梯銷座、斜面銷座和階梯銷座活塞銷座與銷座孔活塞銷座與銷座孔1 1、銷座孔邊緣應力集中嚴重、銷座孔邊緣應力集中嚴重 銷座孔圓角、倒角、銷座彈性結(jié)構，銷座孔圓角、倒角、銷座彈性結(jié)構，2 2、銷孔比壓：、銷孔比壓： 喇叭型、錐形、拋物線型、橢圓銷孔、喇叭型、錐形、拋物線型、橢圓銷孔、 減壓槽、銷孔襯套減壓槽、銷孔襯套活塞的二階運動活塞的二階運動Secondary motionSecondary motion

7、活塞的橫向運動活塞的橫向運動+ +活塞的擺動活塞的擺動活塞銷的偏置：活塞銷的偏置： A A、汽油機：敲缸、噪聲、汽油機：敲缸、噪聲 B B、 柴油機：磨損、缸套穴蝕柴油機：磨損、缸套穴蝕活塞裙部設計活塞裙部設計1 1、作用：導向、配合間隙、正圓、作用：導向、配合間隙、正圓2 2、活塞裙部的橢圓變形、活塞裙部的橢圓變形 A A、活塞側(cè)向力、活塞側(cè)向力 B B、活塞的熱膨脹、活塞的熱膨脹 C C、活塞頂?shù)膲毫?、活塞頂?shù)膲毫? 3、保證裙部工作時為正圓措施、保證裙部工作時為正圓措施 A A、裙部開槽（過去）、裙部開槽（過去） B B、裙部鑲鋼片（汽、柴油機）、裙部鑲鋼片（汽、柴油機） B B、橢圓形

8、活塞截面，長軸方向。、橢圓形活塞截面，長軸方向。 約約0.25-1 mm0.25-1 mm C C、活塞側(cè)表面的形狀：中凸型線、活塞側(cè)表面的形狀：中凸型線活塞的基本尺寸活塞的基本尺寸頂岸高度頂岸高度壓縮高度壓縮高度活塞環(huán)的數(shù)目與排列活塞環(huán)的數(shù)目與排列環(huán)槽尺寸環(huán)槽尺寸裙部長度裙部長度（銷孔型線、裙部型線、環(huán)岸型線）（銷孔型線、裙部型線、環(huán)岸型線）活塞的表面處理活塞的表面處理1、裙部涂石墨、裙部涂石墨2、裙部鍍鉛（過去）或錫、裙部鍍鉛（過去）或錫3、裙部涂覆二硫化鉬、裙部涂覆二硫化鉬4、鋁合金活塞磷化處理、鋁合金活塞磷化處理5、活塞環(huán)岸陽極氧化、活塞環(huán)岸陽極氧化6、活塞頂?shù)哪蜔嵬扛玻宏枠O氧化、活塞

9、頂?shù)哪蜔嵬扛玻宏枠O氧化活塞失效形式（參見實例）活塞失效形式（參見實例）活塞頂熱裂、侵蝕、穿孔、活塞頂熱裂、侵蝕、穿孔、環(huán)岸斷裂：第一環(huán)岸強度校核環(huán)岸斷裂：第一環(huán)岸強度校核銷座裂紋銷座裂紋銷座孔拉傷銷座孔拉傷拉缸（環(huán)岸、裙部拉傷）拉缸（環(huán)岸、裙部拉傷）裙部裂紋、壓潰裙部裂紋、壓潰過度磨損（第一環(huán)槽、環(huán)岸、裙部）過度磨損（第一環(huán)槽、環(huán)岸、裙部）-漏氣、燒機油漏氣、燒機油 第一環(huán)槽護圈：？作用第一環(huán)槽護圈：？作用和活塞有關的部分試驗和活塞有關的部分試驗磨痕試驗（磨痕試驗（markingmarking）或貼）或貼合試驗合試驗熱拉傷試驗熱拉傷試驗冷拉傷試驗冷拉傷試驗最小間隙試驗最小間隙試驗活塞耐久試驗活塞耐久試驗活塞冷熱沖擊試驗活塞冷熱沖擊試驗機油消耗試驗機油消耗試驗漏氣量試驗漏氣量試驗活塞頂和銷孔疲勞試驗活塞頂和銷孔疲勞試驗 活塞頂熱沖擊試驗活塞頂熱沖擊試驗裙部壓潰疲勞試驗裙部壓潰疲勞試驗裙部變形試驗裙部變形試驗石墨附著力試驗石墨附著力試驗油腔冷卻量試驗油腔冷卻量試驗機油附著力試驗機油附著力試驗溫度場試驗溫度場試驗活塞銷活塞銷1 1、工作條件：力、磨損、慣性力、工作條件：力、磨損、慣性力2 2、浮式銷、浮式銷( (卡環(huán)或擋圈）、半浮式銷：強化程度低車用汽油機，卡環(huán)或擋圈）、半浮式銷：強化程度低車用汽油機， 活塞銷熱壓入連桿活塞銷熱壓入連桿3 3、結(jié)構：、結(jié)構：活塞銷（活塞銷（1）1