活塞销与活塞的构造与维修

1活塞销与活塞的构造与维修曲柄连杆机构（活塞销的构造）活塞销1、作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传给连杆。2、工作条件：承受大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，润滑条件很差。3、要求：足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好，重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体。4、组成材料：低碳钢和低碳合金钢制成，经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。第1页/共40页第2页/共40页曲柄连杆机构（活塞销的内孔形状）1、活塞销的内孔形状：a圆柱形；b两段截锥与一段圆柱组合；c两段截锥形。a圆柱形：圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间部分应力最大，两端较小，所以这种结构质量较大，往复惯性力大；b两段截锥与一段圆柱组合：为了减小质量，减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥形孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂；c两段截锥形：组合形孔的结构介于二者之间。点击观看动画点击观看动画第3页/共40页曲柄连杆机构（活塞销的安装方式）一：活塞销的安装方式：活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有两种方式：“全浮式”安装和“半浮式”安装。A、全浮式：当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动。在活塞销两端装有档圈，进行轴向定位。B、半浮式：特点是活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动，而和连杆小头没有相对运动。第4页/共40页曲柄连杆机构（活塞销的损伤与检修）一、损伤：磨损和弯曲。磨损二、测量：当活塞销磨损量＞（汽油机）；量＞（柴油机），更换活塞销。组别1234颜色红黄绿白公差-0.0075

—-0.005

—-0.0025

—0

—范围-0.01-0.0075-0.005-0.0025三、活塞销的修理等级：一级修理为0.08mm,其余等级为，共有4级。只有颜色相同活塞和活塞环才能装配。EQ6100活塞销座孔及颜色区分第5页/共40页曲柄连杆机构（测量活塞销直径）当活塞销直径超出使用极限时，应更换新活塞销。技术要求：最大圆度误差≤，最大圆柱度误差≤0.0025mm；EQ6100：φ28第6页/共40页曲柄连杆机构（活塞销装配）②活塞销与活塞装配时，先将铝合金活塞在水或机油中加热至50℃-70℃，保温一段时间，取出抹干净后，将涂抹有15W/40润滑油的活塞销用手掌心平稳地推入活塞销座孔和连杆小头第7页/共40页曲柄连杆机构（活塞销装配1）③活塞销推入锥座孔后，其端面不得超过卡环槽。④活塞、活塞销、连杆装配成组合件后，连杆、活塞销能自由摆动，活塞销与活塞销座孔之间，在工作状态下呈“浮式”，活塞销可在销座孔内缓慢转动。第8页/共40页曲柄连杆机构（活塞销的技术要求）一、活塞销必须随着活塞的更换而更换。二、新活塞销表面粗糙度Ra不大于。三、圆度和圆柱度误差≤。四、同组活塞销重量差≤10g。第9页/共40页曲柄连杆机构（活塞的作用与工作条件）活塞1、作用：承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。2、工作条件：高温、高压、高速、润滑不良。A、高温：瞬时温度可达2500k以上，顶部高达600～700k。B、高压：汽油机高达3～5MPa，柴油机高达6～9Mpa。（作功）C、高速：活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动。D、润滑不良：产生变形并加速磨损

，附加载 荷和热应力，燃气的化学腐蚀作用。第10页/共40页活塞曲柄连杆机构（活塞的组成材料）3、要求：要有足够的刚度和强度，传力可靠；

导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损；

质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。第11页/共40页曲柄连杆机构（活塞的结构）顶部4、结构活塞可分为三部分:1、活塞顶部；2、活塞头部；3、活塞裙部。裙部头部第12页/共40页活塞的结构（视频）点击观看视活塞的构造第13页/共40页曲柄连杆机构（活塞的受力分析）5、特点:（1）活塞裙部起导向作用，并承受侧压力。侧压力：是指在压缩行程和作功行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。（2）压缩行程和作功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力所以，作功行程中的侧压力大大高于压缩行程中的侧压力。点击观看动画第14页/共40页曲柄连杆机构（活塞的特点1）(1)预先做成椭圆形：

由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。点击观看动画第15页/共40页曲柄连杆机构（活塞的特点2）（2）活塞制成上小下大的阶梯形、锥形：活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。点击观看动画点击观看动画第16页/共40页曲柄连杆机构（活塞的特点3）（3）开膨胀槽：为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽，为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。槽的形状有"T"形或"Π"形槽。点击观看动画点击观看动画第17页/共40页（3）活塞的变形及采取的相应措施a、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。第18页/共40页b、变形规律活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚上厚下薄；裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。第19页/共40页c.结构措施（1） 活塞纵断面制成上小下大的截锥形。第20页/共40页（2） 活塞裙部制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。销座处凹陷～。第21页/共40页（3）裙部开隔热—膨胀槽，其中横槽叫隔热槽，竖槽叫膨胀槽。(柴油机一般不开)第22页/共40页（4）偏置销座1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm～2mm。2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。第23页/共40页3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。可见偏置销座使活塞换向分成了两步，第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。第24页/共40页曲柄连杆机构（活塞的顶部构造）6、顶部:平顶活塞（一般用在汽油机用）；凸顶活塞（二行程汽油机常采用）；凹顶活塞（一般柴油机采用）；成型顶活塞；第25页/共40页曲柄连杆机构（平顶）平顶活塞第26页/共40页曲柄连杆机构（活塞的凸顶）凸顶活塞第27页/共40页曲柄连杆机构（活塞的凹顶）凹顶活塞第28页/共40页顶部构造：1、活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。2、包括：活塞环槽（三或四道）、润滑油孔。3、作用：安装活塞环外，还有密封和传热作用。裙部润滑油孔曲柄连杆机构（活塞头部的构造）活塞环槽第29页/共40页曲柄连杆机构（活塞的损伤）1、活塞环槽磨损；2、活塞裙部磨损；3、活塞拉伤；

4、活塞脱顶；活塞拉伤第30页/共40页曲柄连杆机构（活塞的检测内容表）CA6102EQ6100活塞裙部头部(mm)100.8(0

—

-0.087)99.4(0

—

-0.1)活塞直径裙部(mm)101.5(+0.06

—

+0.04)100(+0.015

—

-0.045)裙部、头部直径差(mm)0.74

—

0.800.59

—

0.615圆度(mm)0.550.415

—

0.48545°处0.20—0.25圆柱度（大端在下）(mm)大径方向0.04—0.0725°处0.02—0.06同组活塞重量差不大于（g）88第31页/共40页曲柄连杆机构（活塞的裙部的测量）第32页/共40页曲柄连杆机构（活塞的裙部的测量1）机型活塞裙部最大直径YC6112111.634~111.672EQ610099.955~100.015YC6105、YC6108107.84~107.87YC4112111.634~111.672YC4110ZQ109.85~109.87YC4108107.85~107.87第33页/共40页曲柄连杆机构（同组活塞重量的测量）活塞的重量要求：同一组的活塞中，各活塞的重量应基本一致，其重量差不得差过3%。EQ6100和CA6102重量差不应超过8克。第34页/共40页曲柄连杆机构（活塞的装配）YC6112机型的A