第6、7章 活塞与活塞销-学生

1、活塞活塞活塞组活塞组活塞组活塞组活塞组：活塞、活塞环和活塞销、卡环活塞组：活塞、活塞环和活塞销、卡环活塞构成燃烧室；传递力活塞构成燃烧室；传递力 活塞部分：活塞顶、防漏部、活塞销座、活塞裙部活塞部分：活塞顶、防漏部、活塞销座、活塞裙部活塞的工作条件活塞的工作条件1 1、机械载荷（力）、机械载荷（力）A A、气体力（最高爆压）、气体力（最高爆压）B B、往复惯性力（汽油机、柴油机）、往复惯性力（汽油机、柴油机）C C、活塞侧击力、活塞侧击力D D、连杆力（活塞销座）、连杆力（活塞销座）2 2、热负荷、热负荷A A、热应力和热变形大、热应力和热变形大 柴油机活塞的热负荷更严重柴油机活塞的热负荷更严

2、重B B、环散热、环散热70%70%，第一环，第一环50%50%，裙部，裙部15%15%，背面，背面15%15%C C、活塞材料热强度：铝合金、铸铁、活塞材料热强度：铝合金、铸铁D D、第一环槽温度、第一环槽温度3 3、高速滑动，润滑不良（摩擦功率、高速滑动，润滑不良（摩擦功率10%)10%)活塞的温度场测量与计算活塞的温度场测量与计算温度场测量：热电偶、硬度塞温度场测量：热电偶、硬度塞 templug、易熔合金、易熔合金温度场计算：有限元法温度场计算：有限元法活塞的材料活塞的材料1、（、（1）密度（）密度（2）高温轻度（）高温轻度（3）导热性（）导热性（3）线膨胀系数）线膨胀系数2、亚共晶铝

3、硅合金、共晶铝硅合金锡：、亚共晶铝硅合金、共晶铝硅合金锡：10-14%硅，膨胀系数下硅，膨胀系数下降，高温强度提高，脆性增加，加工性下降：降，高温强度提高，脆性增加，加工性下降： 汽油机、柴油机汽油机、柴油机3、过共晶铝硅合金：高热负荷柴油机、过共晶铝硅合金：高热负荷柴油机4、薄壁球墨铸铁：高热负荷柴油机、薄壁球墨铸铁：高热负荷柴油机活塞的结构设计活塞的结构设计整体式活塞：铝合金、铸铁（薄壁），比铝合金重整体式活塞：铝合金、铸铁（薄壁），比铝合金重30%组合式活塞：钢（铸铁）顶铝合金裙部活塞组合式活塞：钢（铸铁）顶铝合金裙部活塞欧欧V、欧、欧VI 柴油机活塞柴油机活塞 活塞顶形状活塞顶形状活塞

4、顶：汽油机活塞顶：汽油机( (多无凹坑）、柴油机（凹坑）多无凹坑）、柴油机（凹坑）凸顶活塞：高压缩比凸顶活塞：高压缩比气门避碰坑气门避碰坑( (汽油机、柴油机形状不同）汽油机、柴油机形状不同）关注：汽油机活塞凹坑关注：汽油机活塞凹坑热流型活塞与活塞顶温度热流型活塞与活塞顶温度活塞顶厚度过去一般只需验证热负荷，热流型活塞活塞顶厚度过去一般只需验证热负荷，热流型活塞控制活塞顶（第一环）热负荷措施控制活塞顶（第一环）热负荷措施1、热流形活塞热流形活塞2、加大活塞顶岸的高度、加大活塞顶岸的高度3、隔热槽、隔热槽4、顶岸退让槽纹理、顶岸退让槽纹理5、第一环上止点位置不高于冷却水套、第一环上止点位置不高于

5、冷却水套6、增加活塞防漏部的厚度、增加活塞防漏部的厚度7、活塞顶阳极氧化处理，减少传入热量、活塞顶阳极氧化处理，减少传入热量控制活塞顶（第一环）热负荷措施控制活塞顶（第一环）热负荷措施8、活塞冷却（柴油机单位面积功率、活塞冷却（柴油机单位面积功率0.4ps/cm2) A、喷射冷却、喷射冷却 B、振荡冷却（冷却油腔、喷嘴）、振荡冷却（冷却油腔、喷嘴） 机油来自第二个主油道机油来自第二个主油道9、组合式活塞（内燃机机车）、组合式活塞（内燃机机车）10、铸铁活塞（欧、铸铁活塞（欧V 欧欧VI 大型内燃机）大型内燃机）活塞销座的设计活塞销座的设计1 1、活塞销座刚度大，但又要有弹性。和活塞销变形适应。

6、、活塞销座刚度大，但又要有弹性。和活塞销变形适应。2 2、单筋销座、双筋销座、宽体整体支承筋销座（锻造活塞和小、单筋销座、双筋销座、宽体整体支承筋销座（锻造活塞和小活塞）活塞）3 3、斜面销座和阶梯销座、斜面销座和阶梯销座活塞销座与销座孔活塞销座与销座孔1 1、销座孔边缘应力集中严重、销座孔边缘应力集中严重 销座孔圆角、倒角、销座弹性结构，销座孔圆角、倒角、销座弹性结构，2 2、销孔比压：、销孔比压： 喇叭型、锥形、抛物线型、椭圆销孔、喇叭型、锥形、抛物线型、椭圆销孔、 减压槽、销孔衬套减压槽、销孔衬套活塞的二阶运动活塞的二阶运动Secondary motionSecondary motion

7、活塞的横向运动活塞的横向运动+ +活塞的摆动活塞的摆动活塞销的偏置：活塞销的偏置： A A、汽油机：敲缸、噪声、汽油机：敲缸、噪声 B B、 柴油机：磨损、缸套穴蚀柴油机：磨损、缸套穴蚀活塞裙部设计活塞裙部设计1 1、作用：导向、配合间隙、正圆、作用：导向、配合间隙、正圆2 2、活塞裙部的椭圆变形、活塞裙部的椭圆变形 A A、活塞侧向力、活塞侧向力 B B、活塞的热膨胀、活塞的热膨胀 C C、活塞顶的压力、活塞顶的压力3 3、保证裙部工作时为正圆措施、保证裙部工作时为正圆措施 A A、裙部开槽（过去）、裙部开槽（过去） B B、裙部镶钢片（汽、柴油机）、裙部镶钢片（汽、柴油机） B B、椭圆形

8、活塞截面，长轴方向。、椭圆形活塞截面，长轴方向。 约约0.25-1 mm0.25-1 mm C C、活塞侧表面的形状：中凸型线、活塞侧表面的形状：中凸型线活塞的基本尺寸活塞的基本尺寸顶岸高度顶岸高度压缩高度压缩高度活塞环的数目与排列活塞环的数目与排列环槽尺寸环槽尺寸裙部长度裙部长度（销孔型线、裙部型线、环岸型线）（销孔型线、裙部型线、环岸型线）活塞的表面处理活塞的表面处理1、裙部涂石墨、裙部涂石墨2、裙部镀铅（过去）或锡、裙部镀铅（过去）或锡3、裙部涂覆二硫化钼、裙部涂覆二硫化钼4、铝合金活塞磷化处理、铝合金活塞磷化处理5、活塞环岸阳极氧化、活塞环岸阳极氧化6、活塞顶的耐热涂覆：阳极氧化、活塞

9、顶的耐热涂覆：阳极氧化活塞失效形式（参见实例）活塞失效形式（参见实例）活塞顶热裂、侵蚀、穿孔、活塞顶热裂、侵蚀、穿孔、环岸断裂：第一环岸强度校核环岸断裂：第一环岸强度校核销座裂纹销座裂纹销座孔拉伤销座孔拉伤拉缸（环岸、裙部拉伤）拉缸（环岸、裙部拉伤）裙部裂纹、压溃裙部裂纹、压溃过度磨损（第一环槽、环岸、裙部）过度磨损（第一环槽、环岸、裙部）-漏气、烧机油漏气、烧机油 第一环槽护圈：？作用第一环槽护圈：？作用和活塞有关的部分试验和活塞有关的部分试验磨痕试验（磨痕试验（markingmarking）或贴）或贴合试验合试验热拉伤试验热拉伤试验冷拉伤试验冷拉伤试验最小间隙试验最小间隙试验活塞耐久试验活塞耐久试验活塞冷热冲击试验活塞冷热冲击试验机油消耗试验机油消耗试验漏气量试验漏气量试验活塞顶和销孔疲劳试验活塞顶和销孔疲劳试验 活塞顶热冲击试验活塞顶热冲击试验裙部压溃疲劳试验裙部压溃疲劳试验裙部变形试验裙部变形试验石墨附着力试验石墨附着力试验油腔冷却量试验油腔冷却量试验机油附着力试验机油附着力试验温度场试验温度场试验活塞销活塞销1 1、工作条件：力、磨损、惯性力、工作条件：力、磨损、惯性力2 2、浮式销、浮式销( (卡环或挡圈）、半浮式销：强化程度低车用汽油机，卡环或挡圈）、半浮式销：强化程度低车用汽油机， 活塞销热压入连杆活塞销热压入连杆3 3、结构：、结构：活塞销（活塞销（1）1