第三节活塞连杆组
1. 组成
2. 活塞
作用：活塞的作用是承受气体压力并通过活塞销传递到连杆，带动曲轴旋转。活塞顶部也是燃烧室的组成部分。
工作条件：活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。
要求：1）必须具有足够的刚度和强度以及可靠的传力；
2）良好的导热性、耐高压、耐高温、耐磨
3）质量小、重量轻，尽可能减小往复惯性力
铝合金材料基本满足上述要求。因此kaiyun.ccm，活塞一般采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机中，采用高牌号铸铁或耐热钢。
结构：活塞可分为活塞顶、活塞头和活塞裙三部分。
1. 活塞顶部
活塞顶部承受气体压力，是燃烧室的组成部分。
平顶活塞的顶部是一个平面。它结构简单，易于制造，受热面积小，顶部应力分布比较均匀。一般用于汽油机，很少用于柴油机。
凸形活塞的顶部有一个球形凸起。其顶部强度高，起导向作用，有利于改善通风过程。二冲程汽油发动机经常使用凸形活塞。
凹顶活塞的顶部呈凹形。凹形活塞的形状和位置必须有利于可燃混合物的燃烧。有双涡凹坑、球形凹坑、U形凹坑等。
2.活塞头
活塞头是指活塞环槽以上的部分。
活塞顶部吸收的热量主要通过活塞环通过防漏部分传递到气缸壁，然后由冷却水传递出去。
3.活塞裙部
活塞裙是指从油环槽下端到活塞最下端的部分。它包括活塞销的销座孔。活塞裙引导活塞在气缸内的往复运动并承受侧压力。
活塞裙部变形分析。
当活塞受热变形时开yun体育app官网网页登录入口，哪个方向变形最大？裙子最容易变形。这是因为：
①活塞销座附近有金属堆积，受热后膨胀增大（截面a）；
②活塞承受侧压力，使裙部直径沿活塞销座轴线方向增大（截面b）；
③ 气体压力作用在活塞顶部，活塞销给出的反作用力作用在销座上。由此产生的弯曲变形也沿着活塞销座的轴线（纵向截面c）增加。
热变形后，活塞销座沿轴线的直径增加量大于其他方向。活塞受热后可能会变成椭圆形（长轴沿活塞销座孔轴线方向），而气缸则为圆形。结果，活塞在运行过程中可能被卡住或部分磨损，并且发动机可能无法正常工作。所以：
1）提前将其做成椭圆形
活塞裙在冷加工过程中预制成椭圆形。椭圆的长轴方向垂直于销座，短轴方向沿销座方向。这样，活塞在受热时就接近完美的圆。
2）预制成阶梯形和锥形形状
3) 活塞裙部开槽
4）为了减少铝合金活塞裙的热膨胀，有些汽油机活塞在活塞裙或销座内嵌有钢板。
5）活塞销孔的轴线通常与活塞轴线垂直相交。此时，当压缩冲程结束、做功冲程开始，活塞越过上止点时，侧向力的方向发生变化，活塞突然从靠近缸壁的副推力面变为主推力面。推力面紧贴气缸壁，活塞与气缸相互接触。 “拍打”会产生噪音并损害活塞的耐用性。因此，在某些汽油机中，活塞销孔的中心线偏离活塞中心线平面，在做功冲程时向接受主侧压力的一侧偏离1～2mm。左图中的居中布置是指活塞经过上止点并撞击缸壁时，作用在活塞上的力的方向发生变化；而右图中的偏置布置可以让活塞从压缩冲程移动到动力冲程更加平缓。一侧过渡到另一侧压在气缸上，以减少气缸敲击的声音。安装时，该活塞销的偏置方向不能反转，否则反转敲击力会增大而损坏裙部。
压缩功
2.活塞环
活塞环为弹性开口环，分为气环和油环。
1、气环
(1)作用：气环保证气缸与活塞之间的密封，防止漏气，并将活塞顶部吸收的大部分热量传递到气缸壁并被冷却水带走。
(2)工作条件：活塞环在高温、高压、高速和极难润滑的条件下工作。
根据活塞环的功能和工作条件，制造活塞环的材料应具有良好的耐磨性、导热性、耐热性、冲击韧性、弹性和足够的机械强度。
目前广泛使用的活塞环材料有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和钢带。第一活塞环的外周表面通常镀铬或喷钼。多孔铬层硬度高，可储存少量机油，可改善润滑，减少磨损。钼的熔点很高，而且还具有多孔性，因此喷涂钼还可以提高活塞环的耐磨性。
(3)气环的密封原理
气环有切口且具有弹性。在自由状态下，外径大于圆柱直径。它与活塞一起装入气缸后，其外表面紧贴气缸壁，形成第一密封面。封闭的气体不能穿过环。圆周与圆筒之间、环与环槽之间有间隙。一方面，环被压向环槽的端面，形成第二密封面。同时，作用在环背面的气体压力大大加强了第一密封面的密封效果。气环的密封效果一般与气环的数量有关。汽油机一般采用2个气环，柴油机一般采用3个气环。
(4)气环截面形状
1) 矩形环
截面呈矩形，其结构简单，制造方便，应用最广泛。但当矩形环随活塞往复运动时，就会不断地将缸壁上的油液送入气缸。这种现象称为“气环泵浦效应”。
当活塞向下运动时，由于环与气缸壁之间的摩擦阻力和环的惯性，将环压向环槽上端面，将气缸壁上的油刮入缸内。下部和内部间隙；当活塞向上运动时，环压在环槽的下端面上。结果，第一环后间隙中的油进入燃烧室。逸入燃烧室的机油会在燃烧室内形成积炭，导致机油消耗增加。此外，向上逸出的油也可能在环槽中形成沉积物。碳会使环卡在环槽内而失去密封作用，划伤缸壁，甚至使环破裂。可见泵油的作用是非常有害的，必须消除。为了消除或减少有害的泵送效应，除在气环下方安装油环外，还广泛采用非矩形截面的扭环。
2) 扭环
扭环是将矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘部分切除，使横截面具有不对称形状。在环的内部切有凹槽或倒角的称为内切环。环的外部称为内接环。带沟槽或倒角的环称为外环。安装到气缸后，由于截面的不对称，产生不平衡力，导致活塞环扭曲变形。当活塞向上运动时，扭环浮在残留的油膜上，可以减少摩擦和磨损。活塞向下运动时，有刮油作用云开·全站体育app登录，防止油燃烧。同时，由于扭环在环槽内上下跳动的行程缩短，可以减少“抽油”的副作用。目前广泛应用于活塞第二环槽。安装时必须注意截面形状和方向。内部切口朝上，外部切口朝下。不能向后安装。
2、油环
油环有普通油环（整体油环）和组合油环两种。
普通油环 普通油环又称整体油环。在环外圆柱面中部加工出凹槽，凹槽内钻有小孔或凹槽。当活塞向下运动时，气缸壁上多余的机油被刮掉，并通过小孔或凹槽流回曲轴箱；当活塞向上运动时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。有些普通环的外侧还进行倒角处理，使活塞向上运动时环形成一个油楔，可以均匀地分布润滑油。具有很强的向下刮油能力，减少润滑油向上窜流。
组合式油环由上下几块刮油钢板1和中间的扩径器组成。胀紧器由轴向衬套环2和径向衬套环3组成。轴向衬套环产生轴向弹力，径向衬套环产生径向弹力，使刮板钢片紧压在缸壁和活塞上。环槽。 。刮油钢板1表面镀铬，非常薄。气缸比压大，刮油效果好。而且几块刮油钢板相互独立，与缸壁适应性好。回油通道大、重量轻。近年来，组合油环在汽车发动机上的应用越来越多。主要缺点是制造成本高。
3.活塞销
活塞销的作用是连接活塞和连杆小端，并将活塞所承受的气体压力传递给连杆。
活塞销在高温下周期性地承受较大的冲击载荷，同时还进行摆动运动，并且在润滑条件较差的情况下工作。因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度、良好的表面韧性和耐用性。耐磨性好，重量轻。因此，活塞销一般制成空心圆柱体，材质为低碳钢和低碳合金钢。外表面经渗碳淬火提高硬度，精加工后抛光，具有较高的尺寸精度和表面光洁度。 。
活塞销的内孔有三种形状：圆柱形； b 两段截锥体和一段圆柱段； c 两段截锥体形状。
圆柱孔结构简单，易于加工。但从应力来看，中部应力最大，两端较小。因此，这种结构具有较大的质量和较大的往复惯性力。为了减轻质量，减少往复惯性力，活塞销做成两段截头圆锥形孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂；组合孔的结构介于两者之间。
活塞销与活塞销座孔和连杆小端衬套孔的连接方式有两种：“全浮动”安装和“半浮动”安装。
“全浮动”安装，发动机运转时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动，使活塞销能在连杆衬套和活塞销座内自由摆动，使得磨损甚至。为了防止全浮动活塞销轴向移动划伤缸壁，在活塞销两端安装有卡环5，用于轴向定位。由于活塞是铝制活塞，而活塞销是钢制的，因此铝比钢具有更大的热膨胀性。为了保证在高温工作时活塞销与活塞销座孔之间有正常间隙（0.01~0.02mm），在冷态下为过渡配合。装配时，先将铝活塞加热到一定程度，然后安装活塞销。这种安装方式应用广泛。
“半浮动”安装的特点是活塞中部通过紧固螺栓与连杆小端连接。活塞销只能在两端销座内自由摆动，与连杆小端无相对运动。活塞销不轴向移动，不需要锁紧板。它广泛应用于汽车中。
4.连杆
连杆的作用是连接活塞和曲轴。连杆小端通过活塞销与活塞连接，连杆大端与曲轴连杆轴颈连接。并且活塞所承受的气体压力传递到曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
连杆工作时，受到活塞顶部的气体压力和惯性力，这些力的大小和方向呈周期性变化。因此，连杆承受压缩、拉伸、弯曲等交变载荷。这就要求连杆具有高强度、高刚度和轻重量。连杆一般采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻制成，然后进行机械加工和热处理。连杆分为三部分：连杆小端1、连杆体2、连杆大头3（含连杆盖）。连杆的小端连接到活塞销。
对于全浮动活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间存在相对运动，常在连杆小头孔内压入减摩青铜衬套。为了润滑活塞销和衬套，在小头和衬套上钻有油槽或油孔，以收集发动机运转时溅起的润滑油并用于润滑。有的发动机连杆小端采用压力润滑，连杆体内钻有纵向压力油道。半浮动活塞销与连杆小端紧密配合，小端孔内无需衬套或润滑。
连杆轴通常制成“工”形截面，抗弯强度好，重量轻，圆弧过渡大，且上小下大。连杆采用压力方式润滑。轴的中部设有连接大、小部件的连杆。头部的油道。
连杆大端连接到曲轴的连杆轴颈。大端有整体式和分体式两种。一般采用分割式，分割式又分为二等分和对角分割两种。
分离连杆大端的可拆卸部分称为连杆盖。连杆和连杆盖是配对加工而成的。加工后，在它们的同一侧放置配对标记。安装过程中不得互换或改变方向。为此，采取了结构定位措施。
连杆盖与连杆大端用连杆螺栓连接在一起。连杆螺栓工作时承受较大冲击。如果断裂或松动，将会发生严重事故。为此，连杆螺栓均采用优质合金钢，并经精加工和热处理专门制造。安装连杆盖、拧紧连杆螺栓、螺母时，用扭矩扳手交替均匀拧紧至规定扭矩2～3次，拧紧后锁紧可靠。连杆螺栓损坏后，不得用其他螺栓更换。
连杆轴承——为了减少曲轴连杆轴颈的摩擦阻力和磨损，在连杆大头孔内安装瓦式滑动轴承，简称连杆轴承。轴瓦分为上半部和下半部。目前多采用薄壁钢制背轴瓦，内表面铸造有耐磨合金层。
连杆轴瓦设有定位凸键，安装时插入连杆大端和连杆盖的定位槽内，防止轴瓦向前或向后移动。有的轴瓦还设有油孔，安装时应与连杆对齐。对准相应的油孔。
V型发动机拨叉连杆：有三种形式：
(1)并联式：对应的左右缸连杆并排安装在同一连杆轴颈上。
(2)主副式：一排油缸为主连杆，直接安装在连杆轴颈上。另一排连杆为副连杆，铰接在主连杆（或连杆盖）大端的两个凸耳上。之间。
(3)叉式：左右对应的两排油缸连杆中，其中一根连杆的大端做成叉状，跨过另一根连杆的小粗端的两端。
