活塞環(huán)岸的設(shè)計(jì)及校核

1、活塞環(huán)岸的設(shè)計(jì)及基本校核1. 基本參數(shù)D = 76mmS - 82.5加加I = 204/wwHv = 28wmh =p2 = 80barPm=KW/L汽油發(fā)動機(jī)缸徑，行程,氣缸咼;活塞的壓縮高度,火力岸高度;最高爆發(fā)壓力:發(fā)動的最高功率2. 環(huán)岸的設(shè)計(jì)2. 1第一環(huán)位置根據(jù)活塞環(huán)的布置確定活塞壓縮高度時，首先必須定出第一環(huán)的位置。希望火力高度h盡可能小，但h過小會使第一環(huán)溫度過高， 道導(dǎo)致活塞環(huán)彈性松馳、粘結(jié)等故障。山所給的參數(shù)可知h 二 3mm2. 2環(huán)岸高度為減小活塞高度，活塞環(huán)槽軸向高度b應(yīng)盡可能小，這樣活塞環(huán)慣性力也小，會減輕對環(huán)槽側(cè)面沖擊，有助于提高環(huán)槽耐 久性。由內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)可知，

2、一般氣環(huán)高b = 2 3毫米，油環(huán)高力=4 6毫米。但隨著現(xiàn)代制環(huán)工藝的發(fā)殿，一般活塞環(huán)槽軸向高度b可以取得更小一些。 所以，取b、= 2mm9b2 = 2mm by = 2.5mm環(huán)岸的高度 應(yīng)保證在氣壓力造成的負(fù)荷下不會破壞。而第一環(huán)岸所受的負(fù)荷、溫度較第二環(huán)岸 的都較高。因此，環(huán)岸高度一般第一環(huán)最大，其它較小。實(shí)際發(fā)動機(jī)的統(tǒng)計(jì)表明， c( =(1.5* 2.5) ,c2 = (1 2)6。所以取C = 5mm.c2 = 2.5mm 9c5 = 1/w/ra2. 3活塞的環(huán)數(shù)活塞環(huán)數(shù)對活塞頭部的高度有很大影響?？谇案咚倨蜋C(jī)一般用23道氣環(huán)和1道油環(huán)。事實(shí)上只要活塞環(huán)工 作正常，2道氣環(huán)已

3、的足夠的密封作用。所以，我們釆用2道氣環(huán)和1道油環(huán)。2. 4環(huán)帶斷面與環(huán)槽尺寸對于活塞頭部熱流情況分析，說明應(yīng)保證高熱負(fù)荷活塞的環(huán)帶有足夠的壁厚,使導(dǎo)熱良好，不讓熱量過多地集中在最高一環(huán)，其平均值汽油機(jī)為=(1.5-2.0)/O取O油環(huán)槽的槽深Z： = 3.5mmQ正確設(shè)計(jì)環(huán)槽斷面和選擇環(huán)與環(huán)槽的配合間隙，對于環(huán)和環(huán)槽丄作的可幕性 與耐久性十分重要。如環(huán)槽底部弧不夠大，則可能因應(yīng)力集中而發(fā)生疲勞裂紋，但 如果該倒圓過大，乂可能妨礙活塞環(huán)自III縮進(jìn)槽底。因此，槽底圓角一般為 0.2、0.5毫米?；钊h(huán)岸銳邊必須有適當(dāng)?shù)牡菇?，否則當(dāng)環(huán)岸部與缸壁壓緊出現(xiàn)毛 刺時，就可能把活塞環(huán)卡住，成為嚴(yán)重漏氣和

4、過熱的原因。但倒角過大乂使活塞環(huán) 漏氣增加。一般取倒角為0.2 0.5x45。環(huán)槽的側(cè)隙A過大，會加劇環(huán)對環(huán)槽的沖擊，在鋁合金受熱后硬度較低的情況下，這將使環(huán)槽變 寬，最終導(dǎo)致活塞報廢。但I(xiàn)A過小易使環(huán)在環(huán)槽中粘住而失效。所以，笫一環(huán)與環(huán)槽的側(cè)隙取為00501毫 米，二環(huán)為0.030.07毫米，油環(huán)為0.020.06毫米?；钊h(huán)的背隙A比較大，以免環(huán)與槽底圓角干涉。一般氣環(huán)料A=0.5/mw,油環(huán)的A則更大些，以利于泄油，取0.75毫米。3. 環(huán)岸的強(qiáng)度校核在膨脹沖程開始時，在爆發(fā)壓力作用下，第一道活塞環(huán)緊壓在第一環(huán)岸上。 由于節(jié)流作用，第一環(huán)上面的壓力A比下面壓力P1大得多，不平衡力會在岸根

5、產(chǎn)生很大的彎曲和剪切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過鋁合金在工 作溫度下的強(qiáng)度極限或疲勞極限時，岸根有可能斷裂。專門的試驗(yàn)表明，當(dāng)活塞頂 上作用的最高爆發(fā)壓力A時，卩嚴(yán)09“/?2“2必由已知P、- 80/ar,可得Pi 12bar,p2 16bar環(huán)岸是一個厚5 = 朋、內(nèi)外直徑為D = 75.5mmD = 69.5mm的圓環(huán)形板，沿內(nèi)圓柱面固定，要精確訃算固定的應(yīng)力比較復(fù)雜，可以將其簡化為一個簡單的懸臂梁進(jìn)行大致的計(jì)算。已知環(huán)槽深t - 3.5mm,于是作用在岸根的彎矩為W=(Pi-pJ-(2-O,2) = (72-16)xl0,xx(75.52 -69.52)x = 5.4xl0,ym/n4252而環(huán)岸根斷面的抗彎斷面系數(shù)近似等于W =丄分龍 X 0.9D = -x52 75.5 = 998刃滬6 1 6所以環(huán)岸根斷面部危險斷面的彎曲應(yīng)力M 5,4xl03 匚廠 998同理得剪切應(yīng)力= 0.37px = 0.37x80x10*按合成應(yīng)力公式=Vcr2+3r2 = 75.42 +3