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活塞

活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”,承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷,是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一。活塞的功用是承受氣體壓力,并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn),活塞頂部還是燃燒室的組成部分。

1 活塞的簡(jiǎn)介

發(fā)動(dòng)機(jī)好比是汽車的”心臟“,而活塞則可以理解為是發(fā)動(dòng)機(jī)的“中樞”,除了身處惡劣的工作環(huán)境外,它還是發(fā)動(dòng)機(jī)中最忙碌的一個(gè),不斷的進(jìn)行著從下止點(diǎn)到上止點(diǎn)、從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng),吸氣、壓縮、做工、排氣......活塞的內(nèi)部為掏空設(shè)計(jì),更像是一個(gè)帽子,兩端的圓孔連接活塞銷,活塞銷連接連桿小頭,連桿大頭則與曲軸相連,將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的圓周運(yùn)動(dòng)。


2 活塞的工作原理

活塞的功用是承受氣體壓力,并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn),活塞頂部還是燃燒室的組成部分。工作條件活塞在高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良的條件下工作?;钊苯优c高溫氣體接觸,瞬時(shí)溫度可達(dá)2500K以上,因此,受熱嚴(yán)重,而散熱條件又很差,所以活塞工作時(shí)溫度很高,頂部高達(dá)600~700K,且溫度分布很不均勻;活塞頂部承受氣體壓力很大,特別是作功行程壓力最大,汽油機(jī)高達(dá)3~5MPa,柴油機(jī)高達(dá)6~9MPa,這就使得活塞產(chǎn)生沖擊,并承受側(cè)壓力的作用;活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(8~12m/s)往復(fù)運(yùn)動(dòng),且速度在不斷地變化,這就產(chǎn)生了很大的慣性力,使活塞受到很大的附加載荷?;钊谶@種惡劣的條件下工作,會(huì)產(chǎn)生變形并加速磨損,還會(huì)產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力,同時(shí)受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。

3 活塞的結(jié)構(gòu)

一般活塞都是圓柱形體,根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件和要求,活塞本身的構(gòu)造有各種各樣,一般將活塞這個(gè)小東西分為頭部、裙部和活塞銷座三個(gè)部分。

頭部是指活塞頂端和環(huán)槽部分?;钊敹送耆Q于燃燒室的要求,頂端采用平頂或接近平頂設(shè)計(jì)有利于活塞減少與高溫氣體的接觸面積,使應(yīng)力分布均勻。多數(shù)汽油機(jī)采用平頂活塞,有些發(fā)動(dòng)機(jī)(例如直噴式柴油機(jī)和新型的缸內(nèi)噴注汽油機(jī))為了混合氣形成的需要,提高燃燒效率,將爆燃減少到最小程度,需要活塞頂端具有較復(fù)雜的形狀,設(shè)有一定深度的凹坑作為燃燒室的一部分?;钊陌疾鄯Q為環(huán)槽,用于安裝活塞環(huán)?;钊h(huán)的作用是密封,防止漏氣和防止機(jī)油進(jìn)入燃燒室。

活塞裙部是指活塞的下部分,它的作用是盡量保持活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中垂直的姿態(tài),也就是活塞的導(dǎo)向部分。

活塞裙部的形狀極有講究,尤其是象轎車一類的輕型乘用車,設(shè)計(jì)者從發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能出發(fā),常在活塞裙部上動(dòng)腦筋,以盡量使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊運(yùn)行平穩(wěn)。

活塞銷座是活塞通過活塞銷與連桿連接的支承部分,位于活塞裙部的上方。高速發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷座的特別之處在于銷座孔不一定與活塞在同一中心線平面上,可向一側(cè)偏移一點(diǎn)點(diǎn),即向作功行程時(shí)活塞接觸缸壁的一側(cè)偏移,這樣當(dāng)活塞到上止點(diǎn)變換方向后活塞敲擊缸壁的程度會(huì)減少,從而減少了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。

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