活塞环岸的设计及校核

本文格式为Word版，下载可任意编辑——活塞环岸的设计及校核活塞环岸的设计及基本校核

1．基本参数

汽油发动机缸径D?76mm，行程S?82.5mm，气缸高l?204mm；活塞的压缩高度H1?28mm，火力岸高度h?5mm；最高爆发压力pz?80bar；发动的最高功率

Pm?81KWL。

2．环岸的设计2．1第一环位置

根据活塞环的布置确定活塞压缩高度时，首先必需定出第一环的位置。希望火力高度h尽可能小，但h过小会使第一环温度过高，导致活塞环弹性松驰、粘结等故障。由所给的参数可知道h?5mm.2．2环岸高度

为减小活塞高度，活塞环槽轴向高度b应尽可能小，这样活塞环惯性力也小，会减轻对环槽侧面冲击，有助于提高环槽耐久性。由《内燃机设计》可知，一般气环高b?2~3毫米，油环高b?4~6毫米。但随着现代制环工艺的发殿，一般活塞环槽轴向高度b可以取得更小一些。所以，取b1?1.2mm，b2?1.2mm，b3?2.5mm。

环岸的高度c应保证在气压力造成的负荷下不会破坏。而第一环岸所受的负荷、温度较其次环岸的都较高。因此，环岸高度一般第一环最大，其它较小。实际发动机的统计说明，

c1?(1.5~2.5)b1,c2?(1~2)b1。所以取c1?5mm,c2?2.5mm,c3?1mm。

2．3活塞的环数

活塞环数对活塞头部的高度H1有很大影响。目前高速汽油机一般用2~3道气环和1道油环。事实上只要活塞环工作正常，2道气环已的足够的密封作用。所以，我们采用2道气环和1道油环。

2．4环带断面与环槽尺寸

对于活塞头部热流状况分析，说明应保证高热负荷活塞的环带有足够的壁厚?，使导热良好，不让热量过多地集中在最高一环，其平均值汽油机为??(1.5~2.0)t。取

''''?3.5mm。?'?5.5mm,t'?3.5mm。油环槽的槽深to正确设计环槽断面和选择环与环槽的协同间隙，对于环和环槽工作的可靠性与耐久性十分重要。如环槽底部弧不够大，则可能因应力集中而发生疲乏裂纹，但假使该倒圆过大，又可能阻碍活塞环自由缩进槽底。因此，槽底圆角一般为0.2~0.5毫米。活塞环岸锐边必需有适当的倒角，否则当环岸部与缸壁压紧出现毛刺时，就可能把活塞环卡住，成为严重漏气和过热的原因。但倒角过大又使活塞环漏气增加。一般取倒角为0.2~0.5?45?。环槽的侧隙

?'过大，会加剧环对环槽的冲击，在铝合金受热后硬度较低的状况下，这将使环槽变宽，

最终导致活塞报废。但?'过小易使环在环槽中粘住而失效。所以，第一环与环槽的侧隙取为0.05~0.1毫米，二环为0.03~0.07毫米，油环为0.02~0.06毫米。

活塞环的背隙?''比较大，以免环与槽底圆角干扰。一般气环?''?0.5mm，油环的?''则更大些，以利于泄油，取0.75毫米。3．环岸的强度校核

在膨胀冲程开始时，在爆发压力作用下，第一道活塞环紧压在第一环岸上。由于节流作用，第一环上面的压力p1比下面压力p2大得多，不平衡力会在岸根产生很大的弯曲和剪切应力，当应力值超过铝合金在工作温度下的强度极限或疲乏极限时，岸根有可能断裂。专门的试验说明，当活塞顶上作用的最高爆发压力pz时，p1?0.9pz,p2?0.2pz。

由已知pz?80bar，可得p1?72bar,p2?16bar

环岸是一个厚c1?4mm、内外直径为D?75.5mm、D?69.5mm的圆环形板，沿内圆柱面固定，要确切计算固定的应力比较繁杂，可以将其简化为一个简单的悬臂梁进行大致的计算。已知环槽深t?3.5mm，于是作用在岸根的弯矩为

''t'3.143.5M?(p1?p2)(D?D)?(72?16)?10?1??(75.52?69.52)??5.4?103N?mm4252?2'2而环岸根断面的抗弯断面系数近似等于

w?121c1??0.9D??52?3.14?0.9?75.5?998mm366所以环岸根断面部危险断面的弯曲应力

M5.4?103????5.4N2

mmw998同理得剪切应力

??0.37pzD75.5?0.37?80?10?1??44.7Nmm2c15按合成应力公式

????2?3?2?5.42?3?44.72?77.6Nmm2