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1、第23卷第6期非金属矿Vol23No62000年11月Non-MetallicMinesNov,2000发动机汽缸垫设计黄正华(湖北摩擦密封材料总厂,枣阳441200)摘要本文讨论了汽缸垫护圈设计的力学原理,提出了加强型汽缸垫的匹配公式,确定了评价汽缸垫用板材质量的测试项目和方法,阐述了汽缸垫生产的质量控制和表面处理要求。关键词汽缸垫设计力学原理匹配质量控制汽缸垫由缸盖螺栓压紧力固定,用来密封缸体3=1+2b2/(h-b0)(4)内高温高压燃气、润滑油和冷却水,是发动机最重要从式(2)、(3)、(4)可看出,由于护圈厚度不同,的密封配件,其质量好坏直接
2、关系到发动机动力的同样的压缩量,汽缸垫不同部位的板材压强和压缩发挥和工作性能的改善。因此,汽缸垫设计必须紧率是不相同的,从而可通过选择护圈厚度来获得不密结合发动机有关参数来进行。随着速度高、体积同的压强,达到合理分配缸盖压紧力的目的。取汽小、耗油低、压缩比大的发动机不断涌现,对汽缸垫缸垫最常用的抄取石棉胶乳复合板,绘制压强-压的质量要求将更高更严。本文仅就汽缸垫护圈设缩率曲线图。根据发动机高温高压燃气的最大爆发计、板材选择、表面处理和质量控制等提出一些浅压强,以及冷却水、润滑油的最大压强给定后,所确见,以期在汽缸垫设计规范化、质量标准化上引起讨定的密封压强,在图上查出相应的板材
3、压缩率,代入论,促进汽缸垫制造技术和质量水平上一个新台阶。上述各式,求出相应护圈的厚度。1护圈设计当增加汽缸垫护圈厚度来提高压强有困难时,汽缸垫三封的重点和前提,是对高温高压燃或者汽缸垫板材耐热性能不能满足发动机工作需要气的密封,而依据发动机的工况条件,设计合理的护时,就应对缸口护圈采取加强措施。加强的方式有圈结构,则是提高汽缸垫使用寿命和改善发动机工两种:一种是缸口护圈为全金属结构并完全脱离板作性能的关键。下面从缸盖压紧力在普通型汽缸垫材(图1B);另一种是在缸口护圈中嵌一金属圆环或上的分配及作用情况,来研究汽缸垫护圈设计(图波纹环,并使护圈延伸嵌入板材内(图1C、D)
4、。由于1A)。全金属结构的刚性和弹性体不叠合或不完全叠合,设缸盖对汽缸垫的压紧力为F0,缸口护圈面积便产生了板材和护圈的匹配问题,特别是护圈完全和压强分别为S1、D1,油、水孔护圈面积和压强分脱离板材时,匹配更为重要。别为S2、D2,汽缸垫其余板材面积和压强分别为设板材厚度为h,压缩率为P,缸口护圈部位压S3、D3,则紧时厚度为a,板材中心钢片厚度为b0,板材压缩F0=S1D1+S2D2+S3D3(1)率、板材厚度和护圈厚度之差应满足如下关系式:式(1)中F0由发动机设计给出,S1、S2、S3由P(h-b0)=h-a(5)汽缸垫设计给出,显然应S3S1>S2,D1、D2、D
5、3由于全金属结构护圈厚度已经固定,汽缸垫匹由封汽、封油、封水的需要来确定,D1D2>D3。配,需通过控制板材的厚度和压缩率来实现。在缸盖对汽缸垫施加压力时,护圈与板材同时为了实际生产的方便,板材需确定一个厚度范被压缩。设板材厚度为h,压缩量为h,中心钢片围。其厚度上限,用板材标准压缩率或将发动机规厚度为b0,水油孔护圈厚度为b1,缸口护圈厚度为定的压强测定板材相应的压缩率代入式(5)求出。b2,则板材部位的板材压缩率1:厚度下限,由封水的最小压强测出板材相应的压缩1=h/(h-b0)(2)率代入式(5)求出。板材厚度上限的意义是:板材和水、油孔护圈部位板材压缩率2:
6、护圈按面积大小均匀分配缸盖压紧力,板材部位受2=1+2b1/(h-b0)(3)力是其最大值,随着板材厚度的降低,缸盖压紧力将缸口部位板材压缩率3:向护圈部位转移。板材厚度下限的意义是:板材部53位受力最小,仅够维持对水、油的密封;而护圈部位表1汽缸垫用板材物理力学性能比较受力最大,这将有利于防止窜气和哧缸,提高汽缸压缩率回弹率热松驰率抗张强度热强度损对冷却水最小密封板材名称失率,垫的使用寿命。只有当板材和护圈匹配合理时,才%%%MPa%压力,MPa能达到加强汽缸垫的目的。辊压石棉9541009534汽缸垫的作用和工作环境,要求护圈和板材都橡胶板应具有长
7、时间的回弹保持性能,在众多的护圈加强抄取石棉39399015143乳胶板结构中,采用具有一定挠曲性能的波纹环加强则更柔性石墨为合理(图1D)。37158672133复合板玻纤布铁丝网复合66184592718橡胶板注:在35MPa条件下测得;在150、18MPa、加压2h条件下测得;与其它板材无可比性;在150、恒温0.5h条件下测图1汽缸垫护圈设计的几种形式得;水压0.3MPa、间隔5min的条件下测得。2板材选择热松驰率是用来衡量长时间高温高压条件下,汽缸垫要完
