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活塞的結構
整個活塞主要可以分為活塞頂、活塞頭和活塞裙3個部分。
活塞的主要作用是承受汽缸中的燃燒壓力,并將此力通過活塞銷和連桿傳給曲軸。此外,活塞還與汽缸蓋、汽缸壁共同組成燃燒室。
活塞頂是燃燒室的組成部分,因而常制成不同的形狀,汽油機活塞頂多采用平頂或凹頂,以便使燃燒室結構緊湊,散熱面積小,制造工藝簡單。凸頂活塞常用于二行程汽油機。柴油機的活塞頂常制成各種凹坑。
活塞頭部是活塞銷座以上的部分,活塞頭部安裝活塞環,以防止高溫、高壓燃氣竄入曲軸箱,同時阻止機油竄入燃燒室;活塞頂部所吸收的熱量大部分也要通過活塞頭部傳給汽缸,進而通過冷卻介質傳走。活塞頭部加工有數道安裝活塞環的環槽,活塞環數取決于密封的要求,它與發動機的轉速和汽缸壓力有關。高速發動機的環數比低速發動機的少,汽油機的環數比柴油機的少。
一般汽油機采用2道氣環、1道油環;柴油機為3道氣環、1道油環;低速柴油機采用3~4道氣環。為減少摩擦損失,應盡量降低環帶部分高度,在保證密封的條件下應力爭減少環數。
活塞環槽以下的所有部分稱為活塞裙。其作用是引導活塞在汽缸中作往復運動并承受側壓力。發動機工作時,因缸內氣體壓力的作用,活塞會產生彎曲變形,活塞受熱后,由于活塞銷處的金屬多,因此其膨脹量大于其他各處。此外,活塞在側壓力作用下還會產生擠壓變形。上述變形的綜合結果,使得活塞裙部斷面變成長軸在活塞銷方向上的橢圓。此外,由于活塞沿軸線方向溫度和質量的分布都不均勻,導致了各斷面的熱膨脹是上大下小。
活塞環的標記規定
活塞環標記 GB/T 1149.1—94規定:所有要求有安裝方向的活塞環應在上側面,即接近燃燒室的側面加以標志。在上側面標志的環bao括:錐面環、內倒角、外切臺環、鼻形環、楔形環和要求安裝方向的油環,環的上側面均有標記。
注意事項安裝活塞環時應注意
1)活塞環平裝入氣缸套內,接口處要有一定的開口間隙。
2)活塞環應裝在活塞上,在環槽中,沿高度方向要有一定的邊間隙。
3)鍍鉻環應裝在一道,開口不要對著活塞頂部的渦流凹坑方向。
4)各活塞環開口在互相錯開120℃,均不準對著 活塞銷孔。
5)錐形斷面活塞環,安裝時錐面應向上。
6)一般扭轉環安裝時, 倒角或切槽應向上;錐面反扭轉環安裝時,仍保持錐面向上。
7)安裝組合環時,應先裝軸向襯環,再裝扁平環和波形環。波形環上、下各裝一片扁平環,各環開口應相互錯開。
活塞環的功能
活塞環作用bao括密封、調節機油(控油)、導熱(傳熱)、導向(支承)四個作用。 密封:指密封燃氣,不讓燃燒室的氣體漏到曲軸箱,把氣體的泄漏量控制在較低限度,提高熱效率。漏氣不僅會使發動機的動力下降,而且會使機油變質,這是氣環的主要任務; 調節機油(控油):把氣缸壁上多余的潤滑油刮下,同時又使缸壁上布有薄薄的油膜,保證氣缸和活塞及環的正常潤滑,這是油環的主要任務。在現高速發動機上,特別重視活塞環控制油膜的作用;導熱:通過活塞環將活塞的熱量傳導給缸套,即起冷卻作用。據可靠資料認為,非冷卻活塞中活塞頂所受的的熱量中有70~80%是通過活塞環傳給缸壁而散掉的,冷卻活塞中有30~40%是通過活塞環傳給缸壁而散掉的;支承:活塞環將活塞保持在氣缸中,防止活塞與氣缸壁直接接觸,保證活塞平順運動,降低摩擦阻力,而且防止活塞敲缸。一般汽油發動機的活塞采用兩道氣環,一道油環,而柴油發動機通常采用兩道氣環,一道油環。