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七、活塞裙部結(jié)構(gòu)

活塞裙部既要承受連桿的側(cè)向推力,又要保證活塞的良好導(dǎo)向,所以要有充分的承壓面積以形成足夠厚度的潤(rùn)滑油膜。既不因間隙過大而發(fā)生敲缸,引起噪聲和加速磨損也不因間隙過小而發(fā)生拉缸。趨向是采用薄壁加筋,既減輕重量又保證具有足夠剛度防止變形。

活塞裙部與汽缸壁表面的接觸面積直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失。然而接觸面積小則油膜厚度也減小,當(dāng)油膜厚度小于二個(gè)接觸表面不平度的均方根值時(shí)就會(huì)發(fā)生邊界潤(rùn)滑,導(dǎo)致摩擦功增大??s短活塞裙部可以減小接觸面而降低摩擦功,但會(huì)增大活塞的晃動(dòng)而造成裙頂和裙底的接觸應(yīng)力升高。也惡化活塞的工作性能。

為了解決這些問題,英國(guó)AE集團(tuán)的沃爾沃公司發(fā)展了一種在活塞裙頂和裙底加工出若干"凸臺(tái)",這種方法可以提高裙部的疲勞壽命,因?yàn)槿鬼敽芨叩膫?cè)推力所產(chǎn)生的彎矩比原來結(jié)構(gòu)要低。這種設(shè)計(jì)可以減少接觸面積75%以上,在寬廣的負(fù)荷和溫度范圍內(nèi)保持接觸面積和裙部剛性不變,并通過改善潤(rùn)滑而減小拉缸傾向,通過降低機(jī)械變形而提高疲勞壽命。意大利都靈的包戈公司進(jìn)一步發(fā)展了一種"X"型裙部活塞。即在裙部推力側(cè)每邊上下各保留兩條導(dǎo)向帶,用筋與活塞銷座和活塞頂相連接。裙部面積減小到傳統(tǒng)活塞的1/3,重量減輕20%以上,顯著降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失,降低燃耗油2%,并可以提高輸出功率。

八、防脹活塞

活塞各部位的不同工作溫度和鋁合金活塞與鑄鐵缸套膨脹特性的不同,造成了控制活塞裙部與缸套間隙的困難。較有效的裙部形狀也無法克服活塞與汽缸之間的不同膨脹率。而且在發(fā)動(dòng)機(jī)最大負(fù)荷下所確定的最小間隙在部分負(fù)荷下也會(huì)造成過大的間隙而產(chǎn)生敲缸噪聲和機(jī)油耗增加。為了控制活塞裙部的配缸間隙,使之既不太小而引起拉缸咬缸,又不太大而引起噪聲和振動(dòng),在活塞裙部和銷座之間對(duì)稱地埋鑄一對(duì)鋼片,并將鋼片沿著裙部周圍適當(dāng)延伸,鋼片與周圍的材料一起構(gòu)成雙金屬片,受熱膨脹時(shí)沿活塞銷軸線垂直方向收縮。這種活塞在環(huán)槽與裙部的過渡段不開隔熱槽,熱流可順暢地傳到裙部,所以*道環(huán)槽區(qū)的溫度比開槽活塞低,強(qiáng)度也比較高。鋁合金活塞廣泛采用裙部鑲鋼片或鋼圈的方法來控制熱膨脹。

九、活塞的冷卻

發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度的提高使活塞工作溫度相應(yīng)升高,頂環(huán)槽溫度在220℃以上就可能產(chǎn)生積炭和結(jié)膠,引起活塞環(huán)粘結(jié)和拉缸;溫度超過180℃,鋁合金材料的強(qiáng)度很快下降,可能引起活塞頂支撐部和活塞銷座軸承部分高負(fù)荷區(qū)損壞。通常標(biāo)定工況的平均有效壓力超過1.034 N/mm2,活塞就需要冷卻。



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