活塞環(huán)岸的設計及校核

本文格式為Word版，下載可任意編輯——活塞環(huán)岸的設計及校核活塞環(huán)岸的設計及基本校核

1．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H1?28mm，火力岸高度h?5mm；最高爆發(fā)壓力pz?80bar；發(fā)動的最高功率

Pm?81KWL。

2．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，首先必需定出第一環(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《內燃機設計》可知，一般氣環(huán)高b?2~3毫米，油環(huán)高b?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b1?1.2mm，b2?1.2mm，b3?2.5mm。

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、溫度較其次環(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)計說明，

c1?(1.5~2.5)b1,c2?(1~2)b1。所以取c1?5mm,c2?2.5mm,c3?1mm。

2．3活塞的環(huán)數(shù)

活塞環(huán)數(shù)對活塞頭部的高度H1有很大影響。目前高速汽油機一般用2~3道氣環(huán)和1道油環(huán)。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

對于活塞頭部熱流狀況分析，說明應保證高熱負荷活塞的環(huán)帶有足夠的壁厚?，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??(1.5~2.0)t。取

''''?3.5mm。?'?5.5mm,t'?3.5mm。油環(huán)槽的槽深to正確設計環(huán)槽斷面和選擇環(huán)與環(huán)槽的協(xié)同間隙，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)生疲乏裂紋，但假使該倒圓過大，又可能阻礙活塞環(huán)自由縮進槽底。因此，槽底圓角一般為0.2~0.5毫米?；钊h(huán)岸銳邊必需有適當?shù)牡菇?，否則當環(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0.2~0.5?45?。環(huán)槽的側隙

?'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狀況下，這將使環(huán)槽變寬，

最終導致活塞報廢。但?'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0.05~0.1毫米，二環(huán)為0.03~0.07毫米，油環(huán)為0.02~0.06毫米。

活塞環(huán)的背隙?''比較大，以免環(huán)與槽底圓角干擾。一般氣環(huán)?''?0.5mm，油環(huán)的?''則更大些，以利于泄油，取0.75毫米。3．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。由于節(jié)流作用，第一環(huán)上面的壓力p1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乏極限時，岸根有可能斷裂。專門的試驗說明，當活塞頂上作用的最高爆發(fā)壓力pz時，p1?0.9pz,p2?0.2pz。

由已知pz?80bar，可得p1?72bar,p2?16bar

環(huán)岸是一個厚c1?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，要確切計算固定的應力比較繁雜，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

''t'3.143.5M?(p1?p2)(D?D)?(72?16)?10?1??(75.52?69.52)??5.4?103N?mm4252?2'2而環(huán)岸根斷面的抗彎斷面系數(shù)近似等于

w?121c1??0.9D??52?3.14?0.9?75.5?998mm366所以環(huán)岸根斷面部危險斷面的彎曲應力

M5.4?103????5.4N2

mmw998同理得剪切應力

??0.37pzD75.5?0.37?80?10?1??44.7Nmm2c15按合成應力公式

????2?3?2?5.42?3?44.72?77.6Nmm2