第二章柴油机结构和零部件╲t第二节 活塞.ppt

1、第二节 活塞,一、活塞的作用和工作条件 1. 活塞的作用 （1）共组燃烧室空间； （2）传递燃气动力； （3）筒形机中承受侧推力并起运动导向作用； （4）二冲程机中控制气口启闭。,2. 活塞的工作条件 （1）承受冲击性的机械负荷； （2）受高温燃烧气的直接作用； （3）较大的摩擦损失和磨损 ； （4）在中、高机中，往复惯性力使振动加剧 。 二、活塞的要求和材料 1.活塞组件的要求 活塞强度高刚度大，尽可能减轻重量 气密可靠、冷却效果好、摩擦损失小 耐磨损，较少的润滑油消耗量 良好的润滑、较小的磨损,2.活塞本体材料 (1). 合金铸铁： 较高的机械强度、较小的热膨胀系数以及良好的耐磨和耐腐蚀性

2、能，价格低廉，工艺性好，但密度大，吸热性和导热性差 (2). 铝合金： 密度小，但热强度较差，热膨胀系数较大 (3). 热合金钢一般用作组合式活塞的头部材料。,活塞的常用材料,三、活塞的组成和结构特点,1. 筒形活塞 （1）非冷却式筒形活塞 散热方式： 径向散热 结构特点： 头部；裙部；内腔过度角。 （2）冷却式筒形活塞 散热方式： 轴向散热 冷却方式： 喷射式；腔室式；振荡式；蛇管式。 组合式活塞,筒形活塞裙部形状,变形情况： 设计方法 (1)短轴在活塞销中心线上 (2)销座周围的裙部表面内凹,筒状活塞冷却,自由喷射冷却,循环冷却,振荡冷却,十字头式活塞,1-活塞头； 2-活塞环； 3-活塞

3、裙； 4-承磨环； 5、6-冷却机构； 7-连接螺栓； 8-活塞杆； 9-十字头,2. 十字头式活塞 用于大型低速机 相对散热面A/Vh小，机械负荷、热负荷高； 组合式结构，柔性螺栓连接； 顶部形状、壁厚、裙部； 3. 活塞环和承磨环 （1）活塞环 气环（密封环）和油环 1）活塞环的作用及工作要求： 作用：密封,散热,调节滑油,支承。 工作条件：高温高压燃气作用； 工作时作复杂运动；摩擦和摩损,要求： 良好的密封性、耐热耐磨、抗熔着磨损； 足够的强度和弹性、良好滑油调节能力； 材料： 表面的处理提高耐磨性：镀铬、氮化 改善磨合性能：镀铜、磷化、渗硫、开油槽 以防粘着磨损：喷钼 硬度：比气缸套硬

4、一些 提高弹性：内表面刻纹 2）密封环的结构,活塞环密封原理,活塞环断面形式,活塞环截面： 要求：密封+有利于磨合+控制调节作用。 形状 ：,矩形环 优点：结构简单，加工方便 缺点： （1）与气缸壁的单位面积压力小，密封和刮油效果都较差； （2）运行时往往因活塞的热膨胀和活塞头的摇摆等原因，使环与缸壁失去正常的接触，引起滑油耗量的增加。,锥面环 优点： 上行布油 下行刮油 缩短初磨合时间 缺点： 外圆面上也受到气体压力作用，降低了密封作用，锥面角越大超为严重。 一般不能作第一道环，不能装反,梯形环 优点： 环的相对运动侧面 间隙不断变化，把 环槽中的积碳压碎并挤压出去 侧隙中的气体产生径向分力

5、加强了密封作用 单侧楔形环，有扭曲环的特点。 缺点： 环的制造比较麻烦，其断面强度较低。 （耐高温性好，常用于热负荷较高柴油机的第一道气环）,扭曲环 优点： 兼有锥面环优点 良好的气密和刮油作用。 缺点： 不能装反，内切环放第一道。,内切槽环切槽朝上，外切槽环切槽朝下,桶面环 优点：接触面积小密封性好，磨损减少。 缺点：加工困难，其刮油作用并不强烈。 常用作强化柴油机的第一道环。,活塞环搭口形式,活塞环搭口： 密封性： 搭切口斜切口直切口 加工性： 直切口斜切口搭切口 安装时搭口要求：不在同一直线上，斜口错开,活塞环的配合间隙,搭口间隙、天地(轴向)间隙、径向背隙,3）刮油环的结构,油环结构

6、A单刃环； b双刃环； 工作原理 结构特点：接触比压大；天地间隙小；泄油孔 安装：刮刃的尖端放在下方,4）活塞环的泵油作用,（2）承磨环,为活塞与气缸的磨合而设置的； 承磨环在运行中虽已磨平， 但不必更换； 缸套、活塞换新时 承磨环应换新； 承磨环的磨损 可分析活塞的对中。,4. 活塞销,(1)功用 连接活塞与连杆，将活塞承受的力传给连杆。 (2)工作条件 1)承受燃烧压力产生的交变冲击力。 2)配合面承压面积小，相对运动速度低，不易形成油膜，润滑条件差，很容易磨损。 (3)要求 足够的疲劳强度、刚度、表面硬度和抗冲击韧性 (4)材料：低碳优质钢或合金钢+外表面渗碳、淬火处理(表面足够硬度，内

7、部较高韧性),(5)活塞销的连接方式 1)半浮动式(销与连杆小端固定) 2)固定式(销与活塞固定) 优点：增大了刚度，不容易弯曲变形 缺点：局部磨损 3)浮动式(销在连杆小头和活塞销座中浮动) 优点：磨损速度小且均匀，提高疲劳强度。 轴向定位 a.弹簧挡圈（卡簧） b.铝合金挡塞,5. 活塞杆填料函,(1)作用 防止增压空气及 污物漏入曲轴箱 防止曲轴箱中的 滑油带入扫气箱 (2)结构,活塞杆填料函(Stuffing Box),刮油环刮油片 Lamella for scraper ring,活塞杆填料函(Stuffing Box),活塞杆填料函(Stuffing Box),活塞杆填料函的确两种拆卸方法 和活塞杆一起拆卸 从曲轴箱内拆下,特点 2个作用 由3部分组成，有2种拆卸方法 每一道刮油环及密封环都由3段或4段环组成，外面用