2.3.1.3 活塞销
功用:连接活塞与连杆,并将活塞所受的燃气压力传结连杆。
工作条件:活塞销承受着很大的周期性的冲击载荷,为此,要求活塞销要有足够的强度和刚度。特别是刚度最为重要。另外要求尽量的轻,以减小运动质量的惯性力。由于销、销座和连杆小头的润滑靠飞溅油雾润滑,润滑条件很差,因此要求销的表面耐磨。
结构形状有三种:圆柱形、组合形、两段截锥形(
图2-3-20 )。
圆柱形孔结构简单,加工容易,但从受力角度分析,中间部分应力最大,两端较小,所以这种结构质量较大,往复惯性力大;为了减小质量,减小往复惯性力,活塞销做成两段截锥形孔,接近等强度梁,但孔的加工较复杂;组合形孔的结构介于二者之间。
活塞销与活塞销座的连接形式:
(1) 全浮式活塞销
活塞销与活塞销座的连接现代大多采用全浮式连接,如
图2-3-21 所示,即在发动机运转过程中,活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内,还可以在销座孔内缓慢的转动,以使活塞销各部分的磨损比较均匀。在采用铝活塞时,由于销座的热膨胀量大于钢质活塞销,为了保证工作热状态下销与销座的正常工作间隙 (0.01 ~ 0.02mm) ,在冷态装配时,销与销座孔采用过渡配合。在装配时应把活塞放在 70 ~ 80 ℃的油中加热,然后把销用手轻推入销孔中。为了防止活塞销轴向窜动而刮伤气缸壁,在活塞销座孔两端用卡环嵌在销座环槽中加以轴向定位。
(2) 半浮式活塞销
半浮式连接就是销与销座孔和连杆小头两处中,一处固定,一处浮动,其中大多采用活塞销与连杆小头固定的方式,即加热连杆小头后,将销压入,为过盈配合,销与座孔间有一定装配间隙。这种连接方式是销座孔内无卡簧,小头处无衬套,省去了衬套的作业内容,适用于轻型高速发动机。
2.3.2 连杆组
连杆是活塞与曲轴连接的部件,其功用是将活塞承受的力传给曲轴,并将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。
连杆主要承受的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷,因此要求连杆具有足够的强度和刚度。强度不足会导致杆身、大头盖及连杆螺栓的断裂,造成严重事故。若刚度不足则会造成大头失圆而破坏润滑,连杆螺栓承受附加载荷。杆身弯曲会造成活塞和气缸偏磨、活塞环漏气与窜油等。为了增加强度和刚度,应采用合理的结构设计,同时应选用强度高而轻的材料,以及合理的工艺。连杆材料一般选用优质中碳 45 号结构钢模锻。强化柴油机则采用 40Cr 等合金钢以及 40MnB 、 40MnVB 等硼钢作材料。
连杆分为大头、小头、杆身三部分,如
图2-3-22 所示。
(1) 连杆小头
连杆小头除传力外还相对于活塞销作往复摆动。因此在要求强度和刚度的同时还要求耐磨和减少摩擦力。为此一般在连杆小头孔中都压入减摩的青铜衬套。为了润滑活塞销与连扦衬套这对摩擦副,在小头及衬套上钻出集油孔或铣出集油槽,收集发动机运转时飞溅上来的润滑油用来进行润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑,在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。
(2) 连杆杆身
连杆杆身也承受交变载荷的作用,因此,杆身要具有足够的断面积。为了在较小的重量下得到较大的刚度,高速发动机的连杆杆身大都采用“工”字形的断面,其长轴在连杆摆动平面内。为了使连杆从小头到大头传力比较均匀,杆身断面一般从小头到大头逐渐加大。连杆体上有些钻有喷油孔,喷出的油润滑气缸、活塞销、活塞环、活塞等。
(3) 连杆大头
连杆大头与曲轴上的连杆轴颈相连接,因此要求有足够的强度和刚度,以保证整机的可靠性。连杆大头与连杆盖的分开面大多垂直连杆轴线,称为平切口连杆。由于平切口连杆的大端具有较大的刚度,轴承孔受力变形小及制造费用低,大都采用这种结构。


