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1、汽车发动机构造与维修课件 内蒙古煤炭技术学校,第二章 曲柄连杆机构的 构造与维修,三、 活塞连杆组-活塞及活塞环,第一节 曲柄连杆机构的构造与工作原理,观看汽车发动机活塞连杆组的运动演示,气环,油环,活塞销,活塞,连杆,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,活塞连杆组,1、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴 旋转。 2、工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达600 700K，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s， 承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达35MPa（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。 3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁,一、活 塞,（1）活塞顶部 功用
2、：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。,4、结构,（1）活塞顶部,结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油上。,凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用、有利于改善换气过程。,凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。,（2）活塞头部,位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。,工作条件最恶劣，应离顶部远些。,1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。,作用：,（3）活塞裙部,位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受
3、侧压力 ，防治破坏油膜。,裙 部,（3）活塞的变形及采取的相应措施 a、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。,（1）预先做成阶梯形、锥形 活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。,5、为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密封和运动间隙，制造活塞是通常采取下列结构措施：,（2）预先做成椭圆形 椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。,（3）活塞裙部开槽,横向绝热槽,纵向膨胀槽,绝热槽,膨胀槽,（4）为了减小铝合金活塞裙部的
4、热膨胀量，有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。 恒范钢片式活塞的结构特点就是这样的，由于恒范钢为含镍33%36%的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的1/10，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。,6、活塞在工作时的保护措施,（1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。,（2）在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装，以减少换向 时的敲击声，且使裙部减小磨损； 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面 的，向作功行程中受主侧压力的一方偏移了12mm。,偏置销座 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏
5、移1mm2mm。 2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击,二 活塞环,是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命： 6万公里 材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层）,切口,气环,（1）气环 作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。,将13道气环的切口相互错开形成“迷宫式”封气装置。,活塞环的间隙： 1为端隙 2为侧隙 3为背隙,气环的密封原理：,活塞环的间隙 a 端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后 开口处的间隙。一般为0.25mm0.50mm；,b 侧隙2：又称边隙，是环高
6、方向上与环槽之间的间隙。第一道0.04mm0.10mm；其它气环0.03mm0.07mm。油环一般侧隙较小，0.025mm0.07mm； c 背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。0.5mm1mm；,气环的断面形状,气环的断面形状 a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环,1） 矩形环：结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，但易泵油。,活塞环的泵油作用及危害 原因： a 存在侧隙和背隙； b 环运动时在环槽中靠上靠下。,危害： （a）增加了润滑油的消耗； （b）火花塞沾油不跳火； （c）燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏； （d）环槽内形成积
7、炭，挤压活塞环而失 去密封性； （e）加剧了气缸的磨损。,2） 锥形环 1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。 2） 安装注意： 锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；安装时，不能装反，否则会引起机油上窜 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。,3） 扭曲环：将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成。 扭曲原理：当活塞环装入气缸后，环受到压缩产生弯曲变形，断面中性层以外产生拉应力、中性层以外产生压应力，矩形环由于中性层内外断面不对称，使F和F不在同一平面内，从而形成力偶M，在力偶的作用下，活塞环发生微量的扭曲变形。,扭曲环的特点 具
8、有锥形环的特点； 减小了泵油作用； 作功行程环不再扭曲，两个密封面达到完全接触，利于散热。 安装：内上切扭曲环装入第一道环槽，外下切扭曲环装入第二、三道环槽。 安装：注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。,4） 桶形环：其特点为 a 环的外圆面为凸圆弧形； b 环面与缸壁圆弧接触，避免了棱角负荷； 环上下运动时，均能形成楔形油膜。,5）梯形环： 当活塞在侧压力作用下左、右换向时，环的侧隙和背隙将不断变化，使胶状油焦不断从环槽中被挤出。梯形环用于热负荷较大的柴油机的第一道环。,气环断面形状：,（2）油环,刮油片,径向衬环,轴向衬环,刮油片,1） 整体式 其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。,2） 组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。 1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞,其特点为,a 密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧 长大于刮片长而产生径向力。 第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。 b 无侧隙，不窜油。 c 刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。 d 上下片可分别动作，适应性好。 e 回油能力强。,油环的刮油作用,油环的刮油作用,小 结,活塞连杆组,作用及组成,思考与练习：,1、活塞的功用是什么？ 2、扭曲环的作用原理是什么？ 3、为什么活塞裙部要做成椭圆形？,结束,
