活塞的基本結(jié)構(gòu)可分為頂部,、頭部和裙部,?;钊敳渴墙M成燃燒室的主要部分,,其形狀與所選用的燃燒室形式有關(guān),。汽油機(jī)多采用平頂活塞,,其優(yōu)點(diǎn)是吸熱面積小,。柴油機(jī)活塞頂部常常有各種各樣的凹坑,,其具體形狀,、位置和大小都必須與柴油機(jī)的混合氣形成與燃燒的要求相適應(yīng),。
活塞的材料也很重要,通常使用高強(qiáng)度的鋁合金或鋼材料制造,。鋁合金的輕量化和良好的導(dǎo)熱性質(zhì)使其成為常見的活塞材料,。而鋼制活塞則可以更好地承受高溫和高壓力的環(huán)境。
活塞的質(zhì)量越輕,,慣性越小,,發(fā)動機(jī)的響應(yīng)越快,油耗越低,;同時活塞的耐磨性和散熱性也會影響發(fā)動機(jī)的壽命和穩(wěn)定性,。因此,現(xiàn)代發(fā)動機(jī)通常采用高強(qiáng)度,、低摩擦的鋁合金材料制作活塞,,并通過表面涂層或表面處理技術(shù)提高其抗磨損性和散熱性,。 除了作為內(nèi)燃循環(huán)的核心組件之一外,活塞還具有輔助功能,?;钊捻敳客ǔO(shè)置一個活塞環(huán)槽,用于安裝活塞環(huán),,起到密封和導(dǎo)向作用,。活塞下端也會設(shè)置銷孔,,用于連接連桿和曲軸,。
活塞裙部指從油環(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,?;钊共繉钊跉飧變?nèi)的往復(fù)運(yùn)動起導(dǎo)向作用,并承受側(cè)壓力,。裙部的長短取決于側(cè)壓力的大小和活塞直徑,。所謂側(cè)壓力是指在壓縮行程和作功行程中,作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向氣缸壁,。壓縮行程和作功行程氣體的側(cè)壓力方向正好相反,,由于燃燒壓力大大高于壓縮壓力,所以,,作功行程中的側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè)壓力,。活塞裙部承受側(cè)壓力的兩個側(cè)面稱為推力面,,它們處于與活塞銷軸線相垂直的方向上,。
為了使裙部兩側(cè)承受氣體壓力并與氣缸保持小而安全的間隙,要求活塞在工作時具有正確的圓柱形,。但是,,由于活塞裙部的厚度很不均勻,活塞銷座孔部分的金屬厚,,受熱膨脹量大,,沿活塞銷座軸線方向的變形量大于其他方向。另外,,裙部承受氣體側(cè)壓力的作用,,導(dǎo)致沿活塞銷軸向變形量較垂直活塞銷方向大。
這樣,,如果活塞冷態(tài)時裙部為圓形,,那么工作時活塞就會變成一個橢圓,使活塞與氣缸之間圓周間隙不相等,造成活塞在氣缸內(nèi)卡住,,發(fā)動機(jī)就無法正常工作,。因此,在加工時預(yù)先把活塞裙部做成橢圓形狀,。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正圓,。
(2)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,,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,,就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形,。
(3)為了減小活塞裙部的受熱量,,通常在裙部開橫向的隔熱槽,為了補(bǔ)償裙部受熱后的變形量,,裙部開有縱向的膨脹槽。槽的形狀有"T"形或"Π"形槽,。橫槽一般開在最下一道環(huán)槽的下面,,裙部上邊緣銷座的兩側(cè)(也有開在油環(huán)槽之中的),以減小頭部熱量向裙部傳遞,,故稱為隔熱槽,。豎槽會使裙部具有一定的彈性,從而使活塞裝配時與氣缸間具有盡可能小的間隙,,而在熱態(tài)時又具有補(bǔ)償作用,,不致造成活塞在氣缸中卡死,故將豎槽稱為膨脹槽,。裙部開豎槽后,,會使其開槽的一側(cè)剛度變小,在裝配時應(yīng)使其位于作功行程中承受側(cè)壓力較小的一側(cè),。柴油機(jī)活塞受力大,,裙部一般不開槽。
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