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1、活塞,活塞组,活塞组,活塞组：活塞、活塞环和活塞销、卡环活塞构成燃烧室；传递力 活塞部分：活塞顶、防漏部、活塞销座、活塞裙部,活塞的工作条件,1、机械载荷（力）A、气体力（最高爆压）B、往复惯性力（汽油机、柴油机）C、活塞侧击力D、连杆力（活塞销座）2、热负荷A、热应力和热变形大 柴油机活塞的热负荷更严重B、环散热70%，第一环50%，裙部15%，背面15%C、活塞材料热强度：铝合金、铸铁D、第一环槽温度3、高速滑动，润滑不良（摩擦功率10%),活塞的温度场测量与计算,温度场测量：热电偶、硬度塞 templug、易熔合金温度场计算：有限元法,活塞的材料,1、（1）密度（2）高温轻度（3）导热性
2、（3）线膨胀系数2、亚共晶铝硅合金、共晶铝硅合金锡：10-14%硅，膨胀系数下降，高温强度提高，脆性增加，加工性下降：汽油机、柴油机3、过共晶铝硅合金：高热负荷柴油机4、薄壁球墨铸铁：高热负荷柴油机,活塞的结构设计,整体式活塞：铝合金、铸铁（薄壁），比铝合金重30%组合式活塞：钢（铸铁）顶铝合金裙部活塞欧V、欧VI 柴油机活塞,活塞顶形状,活塞顶：汽油机(多无凹坑）、柴油机（凹坑）凸顶活塞：高压缩比气门避碰坑(汽油机、柴油机形状不同）关注：汽油机活塞凹坑,热流型活塞与活塞顶温度,活塞顶厚度过去一般只需验证热负荷，热流型活塞,控制活塞顶（第一环）热负荷措施,1、热流形活塞2、加大活塞顶岸的高度3
3、、隔热槽4、顶岸退让槽纹理5、第一环上止点位置不高于冷却水套6、增加活塞防漏部的厚度7、活塞顶阳极氧化处理，减少传入热量,控制活塞顶（第一环）热负荷措施,8、活塞冷却（柴油机单位面积功率0.4ps/cm2)A、喷射冷却 B、振荡冷却（冷却油腔、喷嘴）机油来自第二个主油道9、组合式活塞（内燃机机车）10、铸铁活塞（欧V 欧VI 大型内燃机）,活塞销座的设计,1、活塞销座刚度大，但又要有弹性。和活塞销变形适应。2、单筋销座、双筋销座、宽体整体支承筋销座（锻造活塞和小活塞）3、斜面销座和阶梯销座,活塞销座与销座孔,1、销座孔边缘应力集中严重 销座孔圆角、倒角、销座弹性结构，2、销孔比压：喇叭型、锥形
4、、抛物线型、椭圆销孔、减压槽、销孔衬套,活塞的二阶运动,Secondary motion活塞的横向运动+活塞的摆动活塞销的偏置：A、汽油机：敲缸、噪声 B、柴油机：磨损、缸套穴蚀,活塞裙部设计,1、作用：导向、配合间隙、正圆2、活塞裙部的椭圆变形 A、活塞侧向力 B、活塞的热膨胀 C、活塞顶的压力3、保证裙部工作时为正圆措施 A、裙部开槽（过去）B、裙部镶钢片（汽、柴油机）B、椭圆形活塞截面，长轴方向。约0.25-1 mm C、活塞侧表面的形状：中凸型线,活塞的基本尺寸,顶岸高度压缩高度活塞环的数目与排列环槽尺寸裙部长度（销孔型线、裙部型线、环岸型线）,活塞的表面处理,1、裙部涂石墨2、裙部镀
5、铅（过去）或锡3、裙部涂覆二硫化钼4、铝合金活塞磷化处理5、活塞环岸阳极氧化6、活塞顶的耐热涂覆：阳极氧化,活塞失效形式（参见实例）,活塞顶热裂、侵蚀、穿孔、环岸断裂：第一环岸强度校核销座裂纹销座孔拉伤拉缸（环岸、裙部拉伤）裙部裂纹、压溃过度磨损（第一环槽、环岸、裙部）-漏气、烧机油 第一环槽护圈：？作用,和活塞有关的部分试验,磨痕试验（marking）或贴合试验热拉伤试验冷拉伤试验最小间隙试验活塞耐久试验活塞冷热冲击试验机油消耗试验漏气量试验,活塞顶和销孔疲劳试验 活塞顶热冲击试验裙部压溃疲劳试验裙部变形试验石墨附着力试验油腔冷却量试验机油附着力试验温度场试验,活塞销,1、工作条件：力、磨损、惯性力2、浮式销(卡环或挡圈）、半浮式销：强化程度低车用汽油机，活塞销热压入连杆3、结构：,活塞销（1）,1、活塞销考虑因素：长度变形、椭圆变形、表面粗糙度、应力2、20钢、20Cr等，表面渗碳处理，不需要太好的钢3、活塞销的润滑：飞溅润滑、油孔、储油槽、减压槽,
