结构和主要部件活塞.ppt

第二章 柴油机的结构和主要部件 第一节 柴油机的结构特点 一、现代柴油机的结构特点 1气缸尺寸采用长行程或超长行程。 主要部件：燃烧室部件、曲柄连杆机构、机 架、机座和贯穿螺栓。 2燃烧室部件普遍采用钻孔冷却结构。 3采用旋转式排气阀及液压式气阀传动机构。 4喷油泵采用可变喷油正时（VIT）机构。 5采用薄壁轴承。 6. 独立的气缸润滑系统 7. 曲轴上增设轴向减振器 8. 焊接曲轴 第二节 活塞 一、活塞的作用和工作条件 1. 活塞的作用 1)组成燃烧室 2)传递燃气动力 3)承受侧推力、导向作用(四冲程） 4)启闭气口、扫气泵（二冲程） 2.活塞工作条件 1)燃气压力、往复惯性力、侧推力（四冲程柴油机） 2）高温燃气的作用（烧蚀、腐蚀） 3)摩擦、磨损 4）高速柴油机的往复惯性力引起的振动 二、活塞的要求和材料 1. 对活塞的要求 强度、刚度、密封、散热、冷却、耐磨、线膨胀系数小 、中高速柴油机重量轻。 2. 活塞材料 1）铸铁：（合金铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁） 易于浇铸，耐磨性好，机械强度较高，线膨胀系 数小，活塞与气缸间间隙小， 价格便宜。 2）钢：机械强度高，但耐磨性差，成本较高。主要用于大 功率中低速柴油机， 活塞头耐热合金钢 活塞裙耐磨合金铸铁 船用大中型柴油机的活塞： 3）铝合金：比重小，导热系数高，利于散热，线膨胀系 数大， 仅用于制造中小型柴油机 的活塞， 以减少惯 性力。 减轻重量和惯性力、 降低成本，加工方便 中小型柴油机的活塞： 铝合金 （导热系数大，散热性好） 三、活塞组成和结构特点 1.筒形活塞 径向散热，由活塞密封环传出 强制活塞的冷却液： 滑油、水和蒸馏水 整体式非强制冷却活塞： (1) 非 冷 却 式 筒 形 活 塞 活塞头部尺寸 活塞销座一段的变形 (2) 冷 却 式 筒 形 活 塞 冷却介质为滑油 先冷却四周 后冷却中央 冷却液由下向上 冷却方式： 冷却方式： a）喷射式 （b）腔室式 （c）振荡式 （d）蛇管式 2. 字头式活塞 活塞顶部有 平顶、凸形 顶或凹形顶 轴向散热型 冷却液有滑油、 水和蒸馏水 MAN-B&W LMCSULZER RTA 3活塞环和承磨环 活塞环 气环（密封环） 油环 布油环 承磨环 筒形活塞 刮油环 十字头式活塞 1)密封环 (1)作用： 密封气缸、散热 密封机理：二次密封 第二次密封的作用比第一次密封更重要 活塞环的弹力取决于环的截面积尺寸，尤其是径向尺寸 采用多道密封环：保证密封的可靠性、延长吊缸周期 45道、迷宫效应 刮油环作用：刮油和布油 13道 布油环的作用是将润滑油均匀地沿气缸周围进行分布 （2）工作条件 所受的力 产生的运动： 轴向运动和轴向振动；径向运动和径向 振动；回转运动；扭曲振动等。 “压入”现象会造成环的断裂 气体力、往复惯性刀、摩擦力 （3）要求 耐磨、耐腐，耐热，足够的强度，一定的弹力 环的表面硬度稍高于缸套为宜 （4）材料 镀硬铬提高耐磨性； 松孔性镀铬提高表面润滑性与利磨合 ； 内表面刻纹提高弹性； 环外表面开设蓄油构槽； 环外表面镀铜以利磨合； 喷镀钼以防粘着磨损 合金铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁 表面处理： （5）结构 断面形状： 矩形环： 间隙可变促进磨合，允 许环槽温度较高，但两 锥面的配合精度要求高 承压面小容易磨合，适用 于缸壁硬度较高的柴油机 中。倒角利于环与缸壁之 间形成油楔。这种环不适 宜做第一、二道环。 工作时产生扭曲，向上形 成油楔，向下刮油。 梯形环、倒角环和扭曲环在四冲程中、高速柴油机中使用。 制造简单,应用最为广泛，但 温度超过200C时容易结焦卡死 梯形环： 倒角环： 扭曲环： 密 封 环 的 间 隙 搭口间隙（开口间隙）：工作状态下切口的垂直距离 环端面与环槽上或 下面的垂直间隙 活塞环的天地间隙和搭 口间隙一般为第一、二 道环最大依次减小。 直搭口 斜搭口 重叠搭口 搭口形式： 把直搭口该为斜搭口的目的是为了 加强气缸的密封性（3045） 天地间隙（平面间 隙或端面间隙）： 刮油环的结构型式： 环与缸壁的接触面积小（提高刮油效果 ）环与槽的天地间隙小（减小泵油作用 ）搭口间隙小 环槽和刮油环本身都开有足够大的集油 空间和泄油通道（或泄油孔） 刀刃均朝下 （6）环跳（飘环）现象 低负荷而高速运转时或环的张力（弹力）不足时发生 （7）泵油现象 主要原因：天 地间隙过大 天地间隙不足： ，当活塞环达到 其工作温度时， 可能产生滞阻断 裂，单边咬死， 漏气导致扫气箱 着火 2）承磨环(减磨环) 活塞与气缸的初期磨合 由3段4段青铜条敲进环槽中， 在各段青铜条间留有一定的间隙 承磨环的直径比活塞裙部直径稍大 承磨环在运行中磨平，不必更换。 缸套有不正常的磨损和擦伤 ， 缸套、活塞换新时 承磨环应予换新 4活塞销 活塞销同与其相配的轴承是柴油机中工作 条件最恶劣的摩擦副之一。 活塞销与活塞和连杆连接配合有三种形式： 固定式： 活塞销固定在活塞销孔的销座上 活塞销与连杆小端紧固 活塞销既可相对连杆小端衬套转动，又可以相 对活塞销座孔转动。 表面相对速度低，磨损均匀，工作可靠，拆装方便。 中、高速柴油机中均广泛采用 浮动式： 半浮动式： 采用铝合金活塞，销与塞销座孔过盈配合 钢片卡簧和钢丝卡簧嵌 螺杆拉紧两端盖 铝合金盖与座孔过度配合 销的轴向定位： 5活塞杆填料函 防止扫气漏入曲轴箱 防止曲轴箱中的滑油 进入扫气室 结构： 两组添料环： 密 封环和刮油环 作用： 材料为青铜，每道环由三段组成，三段环按序号安装，环外 侧用专用弹簧箍紧，使环弹性地紧密贴合在活塞杆上 刮油环槽外