活塞產(chǎn)品知識

1、活塞產(chǎn)品知識albama活塞工作原理和作用n原理：原理： 四沖程發(fā)動機包括：進(jìn)氣-壓縮-燃燒-排氣這四個過程，而在這些過程中，活塞頂部氣壓的不斷地循環(huán)改變，從而導(dǎo)致活塞的上下來回運動。這樣內(nèi)燃機燃料的熱能就轉(zhuǎn)化成為活塞的上下運動的動能，而活塞就是充當(dāng)這種轉(zhuǎn)化的介質(zhì)。 作用：作用： 1.組成燃燒室，承受燃?xì)庾饔昧?，并把它傳給連桿。 2.密封氣缸，防止燃?xì)庑孤┘皾櫥透Z入燃燒室。 3.將熱量傳給氣缸壁。 4.將連桿的側(cè)壓力傳給氣缸壁（圖）構(gòu)造：構(gòu)造：q活塞頂部 piston roofq活塞頭部 piston headq活塞裙部 skirt活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計 piston活塞頂部 piston roof

2、活塞頂部平面：活塞頂部平面：氣門凹坑 valve relief（圖）主要是為氣門提供足夠空間，使進(jìn)排氣順暢，同時節(jié)省空間。（圖）活塞頂部 piston roof 平頂活塞頂部(flat head)是一個平面，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，受熱面積小，頂部應(yīng)力分布較為均勻，一般用在汽油機上，柴油機很少采用。圖活塞頂部 piston roof凹頂活塞頂部(cup head)呈凹陷形，凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的燃燒，有雙渦流凹坑、球形凹坑、u形凹坑等等。 多用于柴油機?；钊敳?piston roof球形頂（home head）凸起呈球頂形，其頂部強度高，起導(dǎo)向作用，有利于改善換氣過程，二行程汽油

3、機（摩托車）常采用圓頂活塞。 凸頂活塞(hump head） 異型頂異型頂（contour head）活塞頭部 piston headq活塞頭部指活塞第一道油環(huán)槽(groove）下側(cè)邊至頂面的部分。它有數(shù)道環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)，起密封作用，又稱為防漏部。 q 柴油機壓縮比比汽油機壓縮比高（具體），一般有四道環(huán)槽，上部三道安裝氣環(huán)(compression ring)，下部安裝油環(huán)。 活塞頭部的作用 functionsq安裝活塞環(huán)安裝活塞環(huán) q密封作用密封作用 ：與活塞環(huán)一起：與活塞環(huán)一起密封氣缸，密封氣缸，防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi) q傳熱作用傳熱作用：將將(7080)

4、%的熱量通的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁過活塞環(huán)傳給氣缸壁 活塞頭部 piston headn設(shè)計要點是（加頂部的） 1.具有足夠的機械強度和剛度。 2.保證工作溫度不過高，溫差少。 3.尺寸盡可能緊湊，以減少活塞的重量。（圖）活塞頭部結(jié)構(gòu) 汽油機一般有三道環(huán)槽，q第一道環(huán)槽工作條件最惡劣，一般離頂部較遠(yuǎn)些。其中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽，q在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環(huán)從氣缸壁上刮下的機油經(jīng)過這些小孔流回油底殼?；钊^部第一道環(huán)槽設(shè)計n環(huán)槽磨損對活塞的使用性能影響極大（列出），為了延長活塞的壽命，要特別注意提高第一環(huán)槽的耐磨性。 鑲耐磨圈鑲耐磨圈就是在第一道環(huán)槽處（有時包括第二環(huán)槽）鑄入

5、一個耐磨奧氏體高鎳鑄鐵圈（圖）耐磨原理 粘結(jié)率85%上n為了解決解決活塞頭部裂紋。1.在燃燒室喉口注入耐熱護(hù)圈（圖p27）2.在第一環(huán)槽上方車隔熱槽，使部分熱負(fù)荷分流。（圖）活塞裙部 skirtq裙部為 活塞從第一道油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括裝活塞銷的銷座孔(pin hole)；q活塞銷座孔加工精度很高？，制作較厚；q卡環(huán) (circlip)：有些沒有銷座孔近外端面處有卡環(huán)槽，限制活塞銷軸向竄動裙部形狀(1)預(yù)先做成預(yù)先做成橢圓形橢圓形 oval shapeq如果活塞冷態(tài)時裙部為橢圓形，由于如果活塞冷態(tài)時裙部為橢圓形，由于熱脹冷縮作用，工作時活塞厚端膨脹熱脹冷縮作用，工作時活塞厚

6、端膨脹較多，薄端較少，就會有橢圓形變成較多，薄端較少，就會有橢圓形變成一個圓，使活塞與氣缸之間圓周間隙一個圓，使活塞與氣缸之間圓周間隙相等，發(fā)動機就正常工作了。相等，發(fā)動機就正常工作了。q橢圓的長軸方向與銷座垂直，短軸方橢圓的長軸方向與銷座垂直，短軸方向沿銷座方向。這樣活塞工作時趨近向沿銷座方向。這樣活塞工作時趨近正圓。正圓。 q裙部的橢圓度一般為裙部的橢圓度一般為0.3-0.5mm 0.3-0.5mm 裙部 skirt(2)錐形，階梯形錐形，階梯形活塞活塞 taper & ladder shape 活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的

7、溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時活塞上下直徑趨于膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形而做成相等，即為圓柱形而做成. . 裙部 skirt (3)（3）裙部開槽（用于汽油機）裙部開槽（用于汽油機）q橫向隔熱槽橫向隔熱槽(horizontal slot)：減小活塞裙部的受熱量；：減小活塞裙部的受熱量；q縱向膨脹槽縱向膨脹槽(vertical slot)：補償裙部受熱后的變形量。：補償裙部受熱后的變形量。q縱槽圓孔：防止槽端延伸破裂縱槽圓孔：防止槽端延伸破裂 槽的形狀有槽的形狀有“t”形或形或“”形槽等形槽等 裙部 skirt (

8、4) （4 4）裙部開孔）裙部開孔 ，裙部不受側(cè)力部分切除裙部不受側(cè)力部分切除 q減輕重量減輕重量 q減小慣性力減小慣性力 q減小銷座附近的熱變形量減小銷座附近的熱變形量(5) (5) 裙部外表面下陷：裙部外表面下陷： 0.5-1.0mm0.5-1.0mm配合間隙配合間隙 拖板式拖板式（slipper）結(jié)構(gòu)裙部彈性好，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)裙部彈性好，質(zhì)量小，活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速汽油活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速汽油發(fā)動機。發(fā)動機。 活塞表面處理技術(shù)n1.裙部鍍錫（提高活塞與缸套的磨合性方法厚度）照片n2.裙部涂石墨（有印刷和噴涂兩種。初期磨合中減少磨損及拉缸的危險）n3.裙部涂二

9、硫化鉬（mos2）（改善磨合，減少拉缸）n4.電鍍硬鐵（有效解決冷起動及提高壽命）n5.活塞頂面陽極氧化（提高頂部的耐熱性）n6.頂部噴涂陶瓷（與活塞頂面陽極氧化相同，隔熱降溫效果更好）n7.頂部鍍鉻（耐熱，減少吸熱） （圖）常用術(shù)語n環(huán)岸：指活塞環(huán)槽二側(cè)外圓表面。圖片n火力岸：指活塞頂面至第一道環(huán)槽上側(cè)邊的一部分外圓表面。n頭部：指活塞第一道油環(huán)槽下側(cè)邊至頂面的一部分。n裙部：指活塞第一道油環(huán)槽下側(cè)邊至活塞底面面的一部分。n壓縮高：指活塞頂面到銷孔中心的距離。n配缸間隙：冷態(tài)下活塞裙部最大外圓直徑與缸套內(nèi)徑的配合間隙n趾口：裙部底面內(nèi)腔凹臺，是用于加工測量定位的?；钊牧霞俺尚喂に?mate

10、rial & foundingq材料：鋁合金材料：鋁合金 aluminium alloy; （高級鑄鐵；（高級鑄鐵； 耐熱鋼）耐熱鋼） 密度?。粺崤蛎浵禂?shù)?。荒湍バ院?；易散熱；好加工等密度?。粺崤蛎浵禂?shù)?。荒湍バ院?；易散熱；好加工等符合各符合各種特性的材料種特性的材料q成形方法：成形方法：（1 1）鑄造）鑄造(casting)：強度下降小，成本低；容易出現(xiàn)氣孔、縮：強度下降小，成本低；容易出現(xiàn)氣孔、縮松；松；（2 2）鍛造）鍛造(forging)：強度高，導(dǎo)熱性好，成本高，用于強化發(fā)：強度高，導(dǎo)熱性好，成本高，用于強化發(fā)動機；動機；（3 3）液態(tài)模鍛：兼有前兩者特點，切削少，利用率高，消除鑄）

11、液態(tài)模鍛：兼有前兩者特點，切削少，利用率高，消除鑄造缺陷，提高毛坯質(zhì)量造缺陷，提高毛坯質(zhì)量活塞工作條件 working conditions & requirements活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作。 q受熱嚴(yán)重，散熱條件很差，工作時溫度很高，頂部高達(dá)受熱嚴(yán)重，散熱條件很差，工作時溫度很高，頂部高達(dá)600700k，溫度分布很不均勻；，溫度分布很不均勻；q頂部承受氣體壓力很大，作功行程壓力最大，汽油機高達(dá)頂部承受氣體壓力很大，作功行程壓力最大，汽油機高達(dá)3 35mpa5mpa，柴油機高達(dá)，柴油機高達(dá)6 69mpa9mpa；q高速高速(8

12、(812m/s)12m/s)往復(fù)運動，且速度在不斷地變化；往復(fù)運動，且速度在不斷地變化；q產(chǎn)生變形并加速磨損，同時受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。產(chǎn)生變形并加速磨損，同時受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用?；钊阅芤蠡钊阅芤髊要有足夠的剛度和強度，傳力可靠；要有足夠的剛度和強度，傳力可靠； q導(dǎo)熱性好，耐高壓、耐高溫、耐磨損；導(dǎo)熱性好，耐高壓、耐高溫、耐磨損；q質(zhì)量小，重量輕，盡可能減小往復(fù)慣性力。質(zhì)量小，重量輕，盡可能減小往復(fù)慣性力。 活塞工藝 technology (1)鑲恒范鋼片鑲恒范鋼片 invar insert q減小鋁合金活塞裙部的熱膨減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量脹量q恒范鋼為含鎳恒范鋼為含鎳3

13、3%33%36%36%的低的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的為鋁合金的1/101/10鑲鑄筒形鋼片（柴油機）鑲鑄筒形鋼片（柴油機）鑲復(fù)式鋼片鑲復(fù)式鋼片活塞工藝 technology (2)鑲防脹鋼圈鑲防脹鋼圈 piston insertq 特點：膨脹系數(shù)低，減少熱膨脹特點：膨脹系數(shù)低，減少熱膨脹; 降低磨損，延長壽命。降低磨損，延長壽命。q材料（膨脹系數(shù)與鋁合金相近）：材料（膨脹系數(shù)與鋁合金相近）： 鎳奧氏體鑄鐵鎳奧氏體鑄鐵 高錳奧氏鑄鐵高錳奧氏鑄鐵 一道鋼圈 top ring insert二道鋼圈 top & 2nd ring insert耐熱鋼圈 heat resistant insert活塞工藝 technology (3)冷油道冷油道 oil cooling gallery 第一環(huán)槽的環(huán)形冷卻油道使環(huán)槽第一環(huán)槽的環(huán)形冷卻油道使環(huán)槽溫度下降了溫度下降了50左右左右。工藝：工藝：q用工業(yè)鹽作模，成功率不高用工業(yè)鹽作模，成功率不高q冷油道與鋼圈一起鑄造，工藝難冷油道與鋼圈一起鑄造，工藝難油冷活塞 q 振蕩冷卻q 噴油冷卻活塞試驗考核方法性能試驗n機油消耗量測試 n活塞漏氣試驗n活塞防拉缸試驗可靠性試驗全速全負(fù)荷和超速超負(fù)荷可靠性試驗熱沖擊試驗活塞技術(shù)