活塞環(huán)岸的設計及校核

1、活塞環(huán)岸的設計及基本校核基本參數(shù)汽油發(fā)動機缸徑D = 76mm，行程S = 82.5mm，氣缸高l = 204mm ；活塞的壓縮高 度H= 28mm，火力岸高度h = 5mm ；最高爆發(fā)壓力p = SQbar ；發(fā)動的最高功率 P = 81KW/L。環(huán)岸的設計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，導致活塞環(huán)彈性松馳、粘結等故障。由所給的參 數(shù)可知道h = 5mm.2. 2環(huán)岸高度為減小活塞高度，活塞環(huán)槽軸向高度b應盡可能小，這樣活塞環(huán)慣性力也小，會減輕對 環(huán)槽側面沖擊，有助于提高環(huán)槽耐久性。由內燃機

2、設計可知，一般氣環(huán)高b = 23毫 米，油環(huán)高b = 46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 = 1.2mm，b = 1.2mm，b = 2.5mm。123環(huán)岸的高度c應保證在氣壓力造成的負荷下不會破壞。而第一環(huán)岸所受的負荷、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。實際發(fā)動機的統(tǒng)計表明， c = (1.5 2.5)b , c = (1 2)b。所以取 c = 5mm, c = 2.5mm, c = 1mm。11211232. 3活塞的環(huán)數(shù)活塞環(huán)數(shù)對活塞頭部的高度H有很大影響。目前高速汽油機一般用23道氣環(huán)和1道1油環(huán)。

3、事實上只要活塞環(huán)工作正常，2道氣環(huán)已的足夠的密封作用。所以，我們采用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，說明應保證高熱負荷活塞的環(huán)帶有足夠的壁厚8 ，使導熱良好，不讓熱量過多地集中在最高一環(huán)，其平均值汽油機為8 = (1.52.0)廣。取6 = 5.5mm, t - 3.5mm。油環(huán)槽的槽深t = 3.5mm。o正確設計環(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)槽工作的可靠性與耐久性十 分重要。如環(huán)槽底部弧不夠大，則可能因應力集中而發(fā)生疲勞裂紋，但如果該倒圓過大，又 可能妨礙活塞環(huán)自由縮進槽底。因此，槽底圓角一般為0.20.5毫米?；钊h(huán)岸銳邊必須有 適

4、當?shù)牡菇牵駝t當環(huán)岸部與缸壁壓緊出現(xiàn)毛刺時，就可能把活塞環(huán)卡住，成為嚴重漏氣和 過熱的原因。但倒角過大又使活塞環(huán)漏氣增加。一般取倒角為0.20.5x45。環(huán)槽的側隙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，最終導致活塞報廢。但A過小易使環(huán)在環(huán)槽中粘住而失效。所以，第一環(huán)與環(huán)槽的側隙取為0.050.1毫米，二環(huán)為0.030.07毫米，油環(huán)為0.020.06毫米。活塞環(huán)的背隙A比較大，以免環(huán)與槽底圓角干涉。一般氣環(huán)A = 0.5mm，油環(huán)的A則更大些，以利于泄油，取0.75毫米。環(huán)岸的強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

5、節(jié)流作用，第一環(huán)上面的壓力P】比下面壓力P2大得多，不平衡力會在岸根產生很大的彎曲和剪切應力，當應力值超過鋁合金在工作溫度下的強度極限或疲勞極限時，岸根有可能斷裂。專門的試驗表明，當活塞頂上作用的最高爆發(fā)壓力P時，P牝0.9p , p牝0.2p。z1z 2z由已知p = 80bar，可得p牝72bar, p牝16bar環(huán)岸是一個厚 = 4mm、內外直徑為D = 75.5mm、D = 69.5mm的圓環(huán)形板，沿內圓柱面固定，要精確計算固定的應力比較復雜，可以將其簡化為一個簡單的懸臂梁進行大致的計算。已知環(huán)槽深t = 3.5mm，于是作用在岸根的彎矩為 TOC o 1-5 h z 兀一 t. 一

6、. _3.14_ _ 一一 _3.5_ . HYPERLINK l bookmark25 o Current Document M = (p - p ) (D2 -D勺=(72-16) x 10-1 x x (75.52 - 69.52)x = 5.4x 103N - mm 124252而環(huán)岸根斷面的抗彎斷面系數(shù)近似等于W = 1 c2兀 x 0.9D =1 x 52 x 3.14 x 0.9 x 75.5 = 998mm36 16所以環(huán)岸根斷面部危險斷面的彎曲應力M _ 5.4 x 103998=5.4 N；.mm 2同理得剪切應力t = 0.37p = 0.37 x 80 x 10-i x 755 = 44.7 %秫21按合成應力公式a = Jb 2 + 3t 2 = J5.42 + 3 x 4