活塞是汽車發動機汽缸體中作往復運動的機件。它的主要作用是承受氣缸中的氣體壓力,並將此力透過活塞銷傳給連桿,以推動曲軸旋轉。
活塞的基本構造可分為頂部、頭部和裙部三部分
下面分別來介紹一下：
活塞頂部
活塞頂部的形狀與選用的燃燒室形發動機的活塞連桿組形式有關。汽油機活塞頂部多采用平頂,其優點是吸熱面積小,製造工藝簡單,有些汽油機為了改善混合氣形成和燃燒而採用凹頂活塞。
活塞頂部加工應力求光潔。在有的發動機上,為了減輕活塞頂部的熱負荷，在活塞頂部噴鍍陶瓷，能起到耐高溫、防腐蝕和減少吸熱的作用。
活塞頭部
活塞頭部是活塞環糟以上的部分,其主要作用有:①承受氣體壓力,並傳給連桿,②與活塞環一起實現氣缸的密封;③將活塞頂部所吸收的熱量透過活塞環傳給氣缸壁,頭部切有者於用以安裝活塞環的環檀,汽油機有2~3道環槽,上面1~2道用以安裝氣環,下面一道用以安裝油環。在油環槽底面上鑽有許多徑向小孔,使被油環從氣缸壁上刮下來的多餘機油,得以經過這些小孔流回油底殼。
活塞頭部一般做得較厚,以便於熱量從活塞頂經活塞環傳給氣缸的冷卻壁面上,從而防止活塞頂部的溫度過高。
活塞裙部
活塞裙部是指自油環槽下端面起至活塞底面的部分。其作用是為活塞在氣缸內作往復運動導向和承受側壓力。
工作環境
活塞頂部還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。由於活塞頂部直接與高溫燃氣接觸, ,因此活塞的溫度也很高,高溫一方面使活寨材料的機械強度顯著下降,另一方面會使活塞的熱膨脹量增大,容易破壞活塞與其相關零件的配合。活塞頂部在作功行程時,承受著燃氣的帶衝擊性的高壓力。高壓導致活塞的側壓力大，加速活塞外表面的磨損，也容易引起活塞變形。
活塞承受的氣壓力和慣性力是週期性變化的,因此,活塞的不同部分會受到交變的拉伸、壓縮和彎曲載荷;並且由於活塞各部分的溫度極不均勻,活塞內部將產生一定的熱應力,所以要求活塞質量小,熱膨脹係數小,導熱性好和耐磨。
製造材料
汽車發動機目前採用的活塞材料是鋁合金。在個別汽車柴油機上的活塞採用高階鑄鐵或耐熱鋼製造鋁合金活塞具有質量小(約為同樣結構的鑄鐵活塞的50%~70%)、導熱性好(約為鑄鐵的3倍)的優點缺點是熱膨脹係數較大,在溫度升高時,強度和硬度下降較快,為了克服這一缺點,一般要在結構設計、機械加工或熱處理上採用各種措施加以彌補。
製造工藝
鋁活塞的成形方法有鍛造、鑄造和液態模鍛等幾種鑄造鋁活塞在高溫時強度下降較小,製造成本低,但容易出現各種氣孔、縮松等鑄造缺陷,鍛造鋁活賽的強度比鑄造活塞高,導熱性也較好,適用於強化的發動機上,但製造成本高。液態模鍛(又稱為高壓擠壓鑄造,簡稱液鍛)即是將定量的液體金屬澆入金屬模具內,用衝頭加壓,使液體金屬以比壓鑄中低得多的速度充填型腔,並壓力的作用下結品凝固,從而獲得組織緻密的無縮孔、縮松等缺陷的活塞,這種工藝兼有鍛造和鑄造的特點,能達到少切削甚至無切削、提高金屬利用率、擴大合金使用範圍、消除鑄造缺陷和提高毛坯質量等目的。
參考文獻
汽車構造-陳家瑞
活塞是汽車發動機汽缸體中作往復運動的機件。它的主要作用是承受氣缸中的氣體壓力,並將此力透過活塞銷傳給連桿,以推動曲軸旋轉。
活塞的基本構造可分為頂部、頭部和裙部三部分
下面分別來介紹一下：
活塞頂部
活塞頂部的形狀與選用的燃燒室形發動機的活塞連桿組形式有關。汽油機活塞頂部多采用平頂,其優點是吸熱面積小,製造工藝簡單,有些汽油機為了改善混合氣形成和燃燒而採用凹頂活塞。
活塞頂部加工應力求光潔。在有的發動機上,為了減輕活塞頂部的熱負荷，在活塞頂部噴鍍陶瓷，能起到耐高溫、防腐蝕和減少吸熱的作用。
活塞頭部
活塞頭部是活塞環糟以上的部分,其主要作用有:①承受氣體壓力,並傳給連桿,②與活塞環一起實現氣缸的密封;③將活塞頂部所吸收的熱量透過活塞環傳給氣缸壁,頭部切有者於用以安裝活塞環的環檀,汽油機有2~3道環槽,上面1~2道用以安裝氣環,下面一道用以安裝油環。在油環槽底面上鑽有許多徑向小孔,使被油環從氣缸壁上刮下來的多餘機油,得以經過這些小孔流回油底殼。
活塞頭部一般做得較厚,以便於熱量從活塞頂經活塞環傳給氣缸的冷卻壁面上,從而防止活塞頂部的溫度過高。
活塞裙部
活塞裙部是指自油環槽下端面起至活塞底面的部分。其作用是為活塞在氣缸內作往復運動導向和承受側壓力。
工作環境
活塞頂部還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。由於活塞頂部直接與高溫燃氣接觸, ,因此活塞的溫度也很高,高溫一方面使活寨材料的機械強度顯著下降,另一方面會使活塞的熱膨脹量增大,容易破壞活塞與其相關零件的配合。活塞頂部在作功行程時,承受著燃氣的帶衝擊性的高壓力。高壓導致活塞的側壓力大，加速活塞外表面的磨損，也容易引起活塞變形。
活塞承受的氣壓力和慣性力是週期性變化的,因此,活塞的不同部分會受到交變的拉伸、壓縮和彎曲載荷;並且由於活塞各部分的溫度極不均勻,活塞內部將產生一定的熱應力,所以要求活塞質量小,熱膨脹係數小,導熱性好和耐磨。
製造材料
汽車發動機目前採用的活塞材料是鋁合金。在個別汽車柴油機上的活塞採用高階鑄鐵或耐熱鋼製造鋁合金活塞具有質量小(約為同樣結構的鑄鐵活塞的50%~70%)、導熱性好(約為鑄鐵的3倍)的優點缺點是熱膨脹係數較大,在溫度升高時,強度和硬度下降較快,為了克服這一缺點,一般要在結構設計、機械加工或熱處理上採用各種措施加以彌補。
製造工藝
鋁活塞的成形方法有鍛造、鑄造和液態模鍛等幾種鑄造鋁活塞在高溫時強度下降較小,製造成本低,但容易出現各種氣孔、縮松等鑄造缺陷,鍛造鋁活賽的強度比鑄造活塞高,導熱性也較好,適用於強化的發動機上,但製造成本高。液態模鍛(又稱為高壓擠壓鑄造,簡稱液鍛)即是將定量的液體金屬澆入金屬模具內,用衝頭加壓,使液體金屬以比壓鑄中低得多的速度充填型腔,並壓力的作用下結品凝固,從而獲得組織緻密的無縮孔、縮松等缺陷的活塞,這種工藝兼有鍛造和鑄造的特點,能達到少切削甚至無切削、提高金屬利用率、擴大合金使用範圍、消除鑄造缺陷和提高毛坯質量等目的。
參考文獻
汽車構造-陳家瑞