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此外,活塞在侧压力作用下还会产生挤压变形.上述变形的综合结果,使得活塞裙部断面变成长轴在活塞销方向上的椭圆。此外,由于活塞沿轴线方向温度和质量的分布都不均匀,导致了各断面的热膨胀是上大下小!活塞环汽车发动机的活塞是发动机中的主要配件之一,它与活塞环、活塞销等零件组成活塞组,与气缸盖等共同组成燃烧室,承受燃气作用力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴,以完成内燃发动机的工作过程.由于活塞处于一个高速、高压和高温的恶劣工作环境,又要考虑到发动机的运行平稳及耐用,因此要求活塞也必须要有足够的强度和刚度,导热性好,耐热性高,膨胀系数小(尺寸及形状变化要小),相对密度小(重量轻),耐磨及耐腐蚀,还要成本低.
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为满足以上的功能要求,通常将活塞的外圆设计成异型外圆(中凸变椭圆),即垂直于活塞轴线的横剖面为椭圆或修正椭圆,且椭圆度沿轴线方向按一定的规律变化(如图1所示),椭圆度精度达0!005mm;活塞纵剖面的外轮廓为高次函数的拟合曲线,轮廓精度为0!005~0.01mm;为提高活塞的承载能力,以提高发动机的升功率,通常将高负荷活塞的销孔设计成微内锥型或正应力曲面型(异型销孔),销孔尺寸精度达IT4级,轮廓精度为0!
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一个活塞往往有三至四个活塞环,它们按照作用的不同,分为气环和油环两大类!气环装在活塞头部上端的环槽内,用来防止漏气,将活塞头部的热量传递到气缸壁,疏散活塞的热量!油环的作用是防止润滑油窜入燃烧室,将气缸壁上过量的润滑油刮回到油底壳,它安装在气环的下方环槽内!只要保证密封功能的要求,活塞环数目少比数目多好,活塞环数目少既保持了很小的摩擦面积,减少功率损耗,又缩短了活塞的高度,相应也就降低了发动机的高度。
分类由于内燃机活塞在高温高压高负荷条件下工作,对活塞的要求相对较高,因此主要谈谈内燃机活塞的分类!按使用的燃料来分,可分为汽油机活塞、柴油机活塞、天燃气活塞!按制造活塞的材料来分,可分为铸铁活塞、钢活塞、铝合金活塞及组合活塞.按制造活塞毛坯的工艺来分,可分为重力铸造活塞、挤压铸造活塞、锻造活塞。按活塞的工作状况来分,可分为非增压活塞和增压活塞两大类.按活塞的用途来分,可分为轿车活塞、卡车活塞、摩托车活塞、船用活塞、坦克活塞、拖拉机活塞、剪草机活塞等!
由于要求多而高,有些要求互相矛盾,很难找到一个能够完全满足各项要求的活塞材料。现代发动机的活塞普遍用铝合金制造,因为铝合金材具有密度小,导热性好的突出优点,但同时又有膨胀系数比较大,高温强度比较差的缺点,这些缺点只能通过合理的结构设计以满足使用要求!所以,汽车发动机的质量优劣,不但要看采用的材料,同时也要看设计的合理性!汽车中有上万个零件,大至如曲轴、变速箱体,小至弹簧垫圈、螺栓螺帽!每一个零件都有它的作用,象活塞环这样的“小不点”,从形状上看似简单,重量很轻,价格也很便宜,但作用却非同小可!
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