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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.
此外,活塞还与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室!活塞顶是燃烧室的组成部分,因而常制成不同的形状,汽油机活塞顶多采用平顶或凹顶,以便使燃烧室结构紧凑,散热面积小,制造工艺简单。凸顶活塞常用于二行程汽油机!柴油机的活塞顶常制成各种凹坑。活塞头部是活塞销座以上的部分,活塞头部安装活塞环,以防止高温、高压燃气窜入曲轴箱,同时阻止机油窜入燃烧室;活塞顶部所吸收的热量大部分也要通过活塞头部传给汽缸,进而通过冷却介质传走。
技术要求要有足够的强度、刚度、质量小、重量轻,以保证较小惯性力.导热性好、耐高温、高压、腐蚀,有充分的散热能力,受热面积小。活塞与活塞壁间应有较小的摩擦系数!温度变化时,尺寸、形状变化要小,和汽缸壁间要保持较小的间隙。热膨胀系数小,比重小,具有较好的减磨性和热强度.影响随着汽车整车对发动机的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格,活塞已发展成为集轻质高强度新材料、异型外圆复合型面、异型销孔等多项新技术于一体的高技术含量的产品,以保证活塞的耐热性、耐磨性、平稳的导向性和良好的密封功能,减少发动机的摩擦功损失,降低油耗、噪声和排放!
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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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活塞头部加工有数道安装活塞环的环槽,活塞环数取决于密封的要求,它与发动机的转速和汽缸压力有关。高速发动机的环数比低速发动机的少,汽油机的环数比柴油机的少!一般汽油机采用2道气环、1道油环;柴油机为3道气环、1道油环;低速柴油机采用3~4道气环!为减少摩擦损失,应尽量降低环带部分高度,在保证密封的条件下应力争减少环数.活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙.其作用是引导活塞在汽缸中作往复运动并承受侧压力!发动机工作时,因缸内气体压力的作用,活塞会产生弯曲变形,活塞受热后,由于活塞销处的金属多,因此其膨胀量大于其他各处。
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