港口内燃机》第02章

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1、工程机械内燃机第二章曲柄连杆机构1内容提纲第一节固定件组第二节活塞连杆组第三节曲轴飞轮组2第二节活塞连杆组3第二节活塞连杆组一、活塞1.活塞的功用（1）活塞顶部与气缸和气缸盖组成燃烧室。（2）工作时承受气缸中燃气压力，并将此压力通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。4第二节活塞连杆组一、活塞2.活塞的工作条件（3）高温（1）高压（2）高速（4）润滑不良5第二节活塞连杆组一、活塞2.活塞的工作条件（1）高压活塞顶部承受燃气爆发压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达3～5MPa，柴油机高达6～9MPa；这要求活塞有足够的刚度和强度，传力可

2、靠。例如，190系列柴油机最高燃气压力为10.5MPa，其活塞顶面的作用力高达298kN。工程机械上广泛使用的6135G型柴油机，最高燃气压力为9MPa，活塞顶面的作用力为129kN。6第二节活塞连杆组一、活塞2.活塞的工作条件（2）高速活塞在气缸内高速(8～12m/s)往复运动时，产生很大的往复惯性力，随着内燃机向高速化发展，最大往复惯性力已达到活塞组本身质量的300～600倍。这样必然导致内燃机振动，连杆组、曲轴以及轴承负荷加重，致使内燃机耐久性下降。这就要求在保证活塞有足够强度和刚度前提下，质量应尽可能小，以尽可能减小往复惯性力

3、。7第二节活塞连杆组一、活塞2.活塞的工作条件（3）高温内燃机运转时，燃烧室内最高燃气温度可达2000K～2500K，活塞顶面温度在650K以上，且温度分布很不均匀。这就要求活塞的热膨胀系数要小，以保持高温下与气缸之间具有合理的配合间隙，并具有足够的高温强度和较好的导热性。8第二节活塞连杆组一、活塞2.活塞的工作条件（4）润滑不良活塞与气缸壁之间润滑条件差，并且由于连杆的摆动使活塞受到交变的侧压力作用，导致使活塞裙部变形和磨损，摩擦损失功很大。磨损严重会使活塞和活塞环失效。因此要求活塞具有良好的耐磨性。9第二节活塞连杆组一、活塞2.活

4、塞的工作条件目前高速内燃机均采用导热性好、膨胀系数小、强度高、密度小、耐磨性好的铝合金来制造活塞，在一些低速柴油机上也采用高级铸铁或耐热钢。10第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造顶部环槽部裙部销座部11第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－顶部活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求，其顶部形状主要可分为三类，平顶活塞、凸顶活塞和凹顶活塞。12第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－顶部（1）平顶活塞顶部是一个平面，受热面积小，制造工艺简单，顶部

5、应力分布较为均匀，一般用在汽油机和非直接喷射式高速柴油机上。13第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－顶部（2）凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二冲程汽油机常采用凸顶活塞。14第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－顶部（3）凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有ω形凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。柴油机多采用这种形式。15第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－顶部（2）强载度较高的柴油机必须用冷却式活塞。常用的油冷式活塞结构形式主要分为整体式和组合式两种。降低顶

6、部热负荷的措施（1）顶部厚度一般随半径的增大而增厚。这样可使顶部吸收的大部分热量传到各活塞环，再由活塞环传给气缸，最后由气缸外壁的冷却介质将热量带走。16第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－顶部整体式油冷活塞在活塞顶部铸有油冷室，冷机油通过连杆和活塞销上的通道进入活塞顶部的冷却油腔，吸收活塞顶部大部分热量，然后经回油孔流回油底壳。如蛇形油管冷却活塞和冷却油腔活塞。蛇形油管冷却活塞冷却油腔活塞17第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－顶部组合式油冷活塞头部采用耐热钢或合金铸铁铸造，而活塞体仍用铝合金铸造，然后用螺栓固定在一起，或用

7、电子束焊接。采用组合式的原因：a）强化强度提高，活塞头部的热负荷增加。一般的铝合金不能满足要求。B）出于减小往复惯性力的考虑，减轻重量。18第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－环槽部环槽部是活塞上加工有环槽用于装配活塞环的部分。上部2～3道环槽用于装配气环，下面一道环槽用于装配油环。在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道气环槽，下部一道油环槽。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。径向小

8、孔19第二节活塞连杆组一、活塞3.活塞的构造－环槽部降低环槽部热负荷的措施（1）设置耐热护槽圈（耐磨镶座）。在第一道环槽部或第一、第二道环槽部设置耐热护槽圈，以提高环槽的耐磨性。（2）增加隔热环槽。在第一道气环槽上部，加