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强度刚度好,承受载荷大,工艺性差,加工较困难。广泛应用于大中型发动机上,如CA6102、EQ6100以及捷达、富康、桑塔纳轿车用发动机等。
3)、隧道式――曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚动轴承。刚度和强度比龙门式还好,加工精度高,制造困难。主要用在载荷较大的柴油车发动机上。 2、气缸体的具体结构:(结合挂图)
1) 气缸:气缸体上半部一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔。
气缸的排列型式:
a 、单列式――各气缸排成一列,垂直布置。单列式多缸发动机气缸体结构简单,加工容易,但长度和高度较大。一般用于六缸以下发动机。如CA1091、EQ1090、BJ2023、桑塔纳、天津夏利等。
b、 V型式――气缸排成两列,夹角γ<180°与单列式气缸体相比,缩短了长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度,形状复杂,可工困难。一般用于6缸以上的发动机,如红旗8V100,凌志V8等。
C 、对置式――气缸排成两列,两列气缸均在同一水平面上。夹角γ=180°(应用少)。
2)、水套:为了保证气缸表面能在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖随时加以冷却。冷却方式有两种:水冷和风冷。发动机用水冷却时,气缸周围和气缸盖中布满充满冷却水的空腔,称为水套。风冷式发动机没有水套,用散热片散热。
3)缸套:
整体式气缸:气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸,整体式气缸强度和刚度较好,能承受较大的载荷,一般轿车发动机多采用这种整体式气缸。如捷达、富康、桑塔纳轿车等。但对材料要求高,成本也较高。
气缸体的材料一般采用灰铸铁,为了提高气缸壁的耐磨性,可以用耐磨的
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优质材料(合金铸铁或合金钢)制成气缸套,然后再装到用价格较低的一般材料(铸铁)制造的气缸体内,这样,不但降低了制造成本,而且气缸套可以从气缸体中取出,便于修理和更换,并可大延长气缸体的使用寿命。
干式缸套:缸套外壁不直接与冷却水接触,壁厚较薄,一般为1~3mm。强度和刚度较好,密封好,不易漏水,散热不良加工复杂。汽油机常用。
湿式缸套:缸套外壁直接与冷却水接触,壁厚一般为5~9mm。散热性好,加工容易,强度和刚度比干式缸套差,容易产生漏水现象,柴油机常用。 二 气缸盖与气缸垫 一)气缸盖
1、作用:
气缸盖的主要作用是封闭气缸上部,并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。
2、结构
气缸盖的结构随气门的布置型式,冷却方式而有所变化。
对于顶置气门式气缸盖上安装有进、排气门座、气门导管也和进排气通道,水冷式装有水套,风冷式有散热片,汽油机安装有火花塞孔,柴油机装有喷油器孔。
3、分类:单体气缸盖、块状气缸盖(东风EQ6100)、整体气缸盖(解放CA6102)。
4、 材料:气缸盖由于形状复杂,一般都用灰铸铁或合金铸铁铸成。少数汽油机气缸盖用铝合金铸造。 二)气缸垫
气缸垫安装在气缸盖和气缸体之间,其作用是保证气缸盖与气缸体接触面间的密封,防止漏水、漏气、漏油。
常用:金属(铜皮或钢皮)-石棉垫。光滑面朝气缸体。 三)缸盖的拆装
紧固:从中央→四周对称分几次逐步地按规定扭矩进行。最后一次用扭力扳手加到规定扭矩(CA6102:160-200N.m,EQ6100:170-190N.m)。如EQ6100-1型发动机100-140-180 N.m。以免损坏气缸垫和发生漏水、漏气现象。 拆卸:在冷态下按反方向进行。 三、油底壳
油底壳的主要作用是贮存冷却机油并封闭曲轴箱。在最低处设有放油塞。 油底壳受力小,一般采用薄钢板冲压而成。
第三节 活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等机件组成。
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一、 活塞
(一)功用、工作条件与要求 1、功用:
活塞的主要作用是承受气缸中气体压力所造成的作用力,并将此力通过活塞销传给连杆,以推动曲轴旋转。活塞顶部还与气缸盖共同组成燃烧室。 2、工作条件:
活塞是在高温、高压、高速及润滑和散热均困难的条件下工作的,其工作条件如下:
1)气体压力大、工作温度高:活塞顶部在作功行程时,承受着巨大的气体冲击力,汽油机最大可达5Mpa,柴油机可达10 Mpa。这样就有数万乃至十几万N的力,突然作用到活塞顶上。高速时每秒钟要发生20~40次,高压加速活塞的磨损和变形。由于活塞顶部直接与高温气体接触,燃气的最高温度可达2500K以上,活塞的温度也很高,可达600~700K。高温使活塞的机械强度下降膨胀量增加。
2)速度高:一般汽油机转速为4000~6000r/min,活塞的平均速度可达8~12m/s。活塞运动的大小和方向在不
断地变化,引起很大的惯性力,它将使曲柄连杆机构的各零件和轴承承受附加载荷。
3)润滑散热困难 3、要求:
活塞必须具备以下条件:
1)要有足够的刚度和强度,传力可靠。 2)导热性能好,要耐高压、高温、耐磨损。 3)质量小,尽可能地减小往复惯性力。 二)、材料
汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金。(硅铝合金)有的柴油机采用高级铸铁和耐热钢。
铝合金具有质量小、导热性好的优点,缺点是热膨胀系数较大。
三)、组成(结合实物和挂图讲解)
根据活塞各部分所起作用的不同,活塞可分为顶部、头部、裙部三部分。 1、活塞顶部
活塞顶部是燃烧室的组成部分,用来承受气体压力,其形状和大小都与燃烧室的形式有关,根据不同的燃烧室活塞顶部制成不同的形状,发动机活塞顶部常
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见形状有以下几种:
1)平顶:汽油机最常用,优点:结构简单、制造容易、受热面积小、顶部应力分部均匀。
2)凸顶:凸顶活塞顶部凸起呈球形,其顶部强度高,起导向作用。采用凸顶活塞是为了组成半球形燃烧室,常用在二冲程汽油机上。
3)凹顶:凹顶活塞顶部呈凹陷形,凹坑的形状和大小必须有利于可燃混合气的燃烧,通常有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等。柴油机都采用凹顶活塞。
2、活塞头部
活塞头部是指活塞顶部与活塞销孔之间的部分。头部一般有三至四道环槽,用以安装活塞环。柴油机压缩比高,一般有4道环槽,上部3道安装气环,最下1道安装油环。汽油机一般有3道环槽,其中有2道气环和1道油环槽。在油环槽底面上钻有许多径向小孔,以便被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。
活塞头部的主要作用有: 1)承受气体压力,并传给连杆。 )与活塞环一起实现气缸的密封。
3)将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁上。(70%~80%)
有的活塞开有隔热槽:
部位:第一道环槽上面,较环槽窄。
作用:隔断从活塞顶部流下来的部分热流通路,迫使热流方向折转,把原来应由第一道活塞环散走的热量,分散给第二、三环,以消除第一环过热后产生的积炭和卡死在环槽中的可能性。
2、活塞裙部
活塞裙部是指自油环槽下端面起至活塞底面的部分,它包括安装活塞销的销座孔。其作用是为活塞在气缸内的往复运动起导向作用,并承受侧压力。
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敲缸:当活塞侧表面碰到气缸壁时,发出噪音,即称活塞敲缸声,当活塞从
压缩行程变到作功行程时,侧压力的方向要发生变化,从而产生敲缸声。产生敲缸现象的原因是活塞间隙过大。为了减小活塞裙部受热磨损而产生敲缸现象将活塞裙部做成长轴垂直活塞销的椭圆形。
3、活塞销座
活塞销座的是活塞通过活塞销与连杆连接的部分,位于活塞裙部的上部,为厚壁圆筒结构,用以安装活塞销。活塞销座的作用是将活塞顶部承受的气体作用力经活塞销传递给连杆。
为了限制活塞销的轴向窜动,在活塞销座孔内车有安装弹性卡环的卡环槽。卡环的作用是防止活塞销在工作中发生轴向窜动。 二〕活塞环
活塞环是具有弹性的开口环,按其作用分为气环和油环两类。
1. 活塞环的作用 a)
气环的作用:
气环也叫压缩环,用来密封活塞与气缸壁的间隙,防止气缸内的气体窜入油底壳(密封),同时将活塞头部的热量传给气缸壁,再由冷却水或空气带走(导热);另外还起到刮油和布油的辅助作用,通常发动机有2~3道气环。气环在密封和导热两大作用中密封作用是主要的。
b)
油环的作用:
油环用来刮除气缸壁上多余的机油(刮油),并在气缸壁上铺涂一层均匀的机油膜,这样既可以防止机油窜入气缸燃烧掉,又可以减小活塞、活塞环与气缸壁间的摩擦阻力。此外,油环还起到密封的辅助作用。
2. 活塞环的材料与表面处理
根据活塞环的功用和工作条件,要求活塞环弹性好、强度高、而磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁(在优质铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素)有的组合油环用弹簧钢片制作。因为第一道环工作条件最恶劣,所以要求最高,一般对于第一道环镀铬。多孔性铬层硬度高,并能贮存少量机油,以改善润滑条件,使环的使用寿命提高2~3倍。其余气环一般镀锡或磷化,以改善磨合性能。
3. 活塞环的间隙
端隙Δ1:又称为开口间隙,是活塞环装入气缸后开口处的间隙。多在0.25mm~0.80mm之间,柴油机略大,第一道环大于第二、三道环。为了减少气体的泄漏,安装活塞环时,各道环口就相互错开,如有三道环,各环应沿圆周成120°夹角互相错开;如有四道环,第一、二道环互错180°,第二、三道互错90°,第三、四道环互错180°。
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