任务六-活塞与活塞环的间隙检查

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(a)活塞的热膨胀量大于气缸的热 膨胀量,使间隙变小
(b)活塞头部膨胀量大于裙部膨胀量, 上大下小
(c)群部圆周方向近似椭圆形变化,长 轴沿着销座孔轴线方向。
2)活塞变形的预防措施 ①活塞头部的直径呈上小下大的梯形或截锥体;
②裙部呈椭圆型,长轴垂直于销座孔轴线;
③活塞的加强筋——在销座和活塞头部之间设置加强筋用 来加强销座,并提高活塞头部的刚度。
(1)端隙Δ1:又称开口间隙,是活塞环装入气缸后开口处的间隙。 一般为0.25mm~0.50mm。
气环
切口
Δ1
(2)侧隙Δ2:又称边隙,是环高方向上与环槽之间的间隙。第一 道气环0.04mm~0.10mm;其它气环0.03mm~0.07mm。油环一般侧隙 较小,0.025mm~0.07mm。
Δ2
Δ3
汽车发动机机械系统检修
学习任务六:活塞与活塞环的间隙检查
任务介绍
活塞与活塞环磨损后,造成汽缸壁间隙的增大,从 而发动机工作时活塞与汽缸壁之间会出现异响,所以 发动机异响时应进行对其检查。设置本任务的目的是 学习活塞与活塞环的功用、结构以及活塞环间隙的检 查方法。
任务分析
知识点:活塞与活塞环的功用、结构及特点。 技能点:活塞环间隙的测量方法。
活塞裙部虽与气缸壁直接接触,但接触面积较大,润滑条件较好, 磨损较轻。
活塞销座孔的磨损是活塞在工作时受气体压力和往复惯性力的作 用,使活塞销座孔产生上下方向的椭圆形磨损。
(4)活塞变形及应采取措施
活塞与气缸间间隙过小,出现拉缸、卡死故障;过大,将出现 敲缸、窜气、窜机油等故障
1)活塞变形的原因及规律
Ⅳ 环槽护圈
第一、二道环槽或所有环槽镶入耐磨材料,并制成环槽护圈。
(二)活塞环
1.活塞环的功用与分类
活塞环是具有弹性的开口环,有气环和油环之分。
(1)气环 2-3道,密封、传热、辅助刮油布油作用 (2)油环 1-2道,刮油布油,辅助密封作用
2.工作条件:
高温、高压、高速、润滑困难 发动机中磨损最快的零件之一,平均寿命 50000KM~70000KM。
原因:活塞裙部磨损一般在侧压力区较大
危害:裙部与活塞间隙过大,敲缸、窜机油
检测:用千分尺测量距下边缘10-15mm与活塞销垂直方 向裙部的直径,将此位置测得的数据与气缸的磨损最大 部位相减,并用所得的值与配缸间隙相比,大于的话, 更换活塞。
知识回顾 Knowledge Review
祝您成功!
1-重锤;2-支撑销;3-滚轮;4-秤杆;5-活动量块;6-底座;7-底板
检验步骤:
1)将活塞环弹性正直的放在检验器凹槽里,环的开口 向外;
2)将杠杆压在活塞环上,移动杠杠上的重锤,按规定 所需的力,将活塞环的开口端隙压至所规定的尺寸。
3)记录荷重负荷技术的数据。 4)评价弹性状况。
2.活塞环的漏光度检验
和提高压缩比,常用于二冲程汽油机。 (3)凹顶:在气门升程大的发动机中,为使活塞与不与气门发生
干涉,常将活塞顶部作一个凹陷的部分。
(2)活塞环槽部(头部)
指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分,又称防漏部。两环槽之间称 为环岸。
上面2-3道气环,下面1-2道油环。
油环的底部有若干贯通泄油孔, 油环从缸壁上刮下的多余润滑油, 经此流回油底壳。
Ⅱ 群部表面的保护(防止拉毛) 镀锡(熔点低)
涂石墨(脆性材料)
表面粗糙化 (沟谷能存润滑油)
Ⅲ 偏置销座
F’p1 Fp1
压缩行程
作功行程
a) 活塞销对中布置
活塞销孔中心偏离活塞中心线平面,向做功形成侧压力的一方偏移1-2mm。
F’p1
压缩行程
b) 活塞销偏移布置
作功行程
目的:减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声(敲缸)。
④裙部开隔热膨胀槽(“T”形或“∏”形槽),其中横槽 叫隔热槽,竖槽叫膨胀槽。
⑤采用双金属活塞:即在活塞裙部或销座内嵌入钢片,以 减少裙部的膨胀量。
恒范钢片活塞
镶筒形钢片活塞
⑥ 其它结构
Ⅰ 温控结构 a.喷油冷却 b.隔热膜
连杆中心油道 专设喷油嘴
活塞顶部涂一层石墨隔热膜,既保证较高温度的燃烧室壁面, 又降低活塞温度。
(3)背隙Δ3:是活塞环装入气缸后,活塞环背面与环槽底部的 间隙。0.5mm~1mm。
5.气环
1)气环的密封原理
气环的三条漏气通道:开口端隙间;环面与气缸壁间;环与环槽 的侧面间。
第一密封面的建立(环与缸壁)
气环在自由状态下,外径>缸径,装缸后
P0
在其弹力P0作用下与缸壁压紧,形成第一密封 面。
第一密封面
相关知识
一、活塞连杆组的构造
组成:活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等 作用:将燃烧过程中获得的动力传递给曲轴。
(一)活塞的构造
1.功用: 1)与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室; 2)承受气体压力,并将此力传给连杆,以推动曲轴旋转。
2.工作条件: 活塞在高温、高压、高速、润滑不良 的条件下工作。
5.活塞的组成
根据所起作用的不同,可将活塞分为三部分,活塞顶部、活塞头 部(环槽部)和活塞裙部。
环槽部 (头部)
活塞销孔
(1)活塞顶部
指活塞的顶面,是燃烧室的组成部分,用来承受气体压力。 汽油机活塞的顶部形状有: (1)平顶:机构简单,制造容易,受热面积小,顶部应力分布均
匀,广泛采用。 (2)凸顶:顶部强度高,起气流导向作用,有利于改善换气过程
性差,不适用第一道环
梯形环
可将沉积在环中的结焦挤出,避免环折断,且密封 性较好;但加工困难,精度要求高
桶面环
上下均可形成油膜,且对活塞的摆动适应性好,接 触面小,利于密封,但外圆为凸圆弧形,加工困难
பைடு நூலகம்
示意图
6.油环
作用:布油和刮油
类型
1)整体式: 其外圆上切有环形槽,槽底开有回油用的小 孔或窄槽。
2)组合式:由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬 簧组成。
背隙的作用是为建立背压,贮存积炭和防止活塞工作时膨胀过 大挤断活塞环而设置的。
4.活塞环的安装方法
1.有镀铬的活塞环一般装在第一道; 2.活塞环有字的侧面朝上; 3.各道环的开口应和活塞销口中心线相隔45°; 4.各道环的开口避免朝向侧压力大的一面; 5.各道环开口相互错开:三道环,120°;
5.活塞裙部直径检查:
方法:将活塞环水平放入汽缸内,用 一盖板盖住环的内环,在汽缸下部放 置灯光,用察看透光的方法检查活塞 环与汽缸壁间的密封情况。
活塞环漏光度的检验技术要求:
1)活塞环上漏光弧长所对应的 圆心 角,每处不得大于25°,同一根环上不 得多于两处,总和不得大于45°。 2) 在靠近活塞环开口处两侧各 30°范围内, 不允许有漏光。
第二密封面的建立(环与环槽侧面)
活塞环在运动时产生惯性力Pj,与
P1
缸壁间产生摩擦力F,以及侧隙有气体压
力P1,在这三个力的共同作用下,使环
F 靠在环槽的上侧或下侧(进气——上侧
面;排气、压缩、做功——下侧面),
形成第二密封面。
Pj
第二密封面
气环的第二次密封(加强第一密封面第二密封面的压力)
窜入背隙和侧隙的气体,使环对缸壁和环槽进一步压紧,加 强了第一、二密封面的密封。
3.活塞环“三隙”的检验
活塞环的三隙是指端隙、侧隙和背隙。一般说来,活塞环的三隙 是上环大于下环、柴油机环大于汽油机环、气缸直径大的环大于直 径小的环、发动机压缩比大的环大于压缩比小的环。
Δ1-端隙 Δ2-侧隙 Δ3-背隙
端隙检验:将活塞环置入气 缸内,并用倒置的活塞顶部 将环推平(对未加工的气缸 应推至下止点,即磨损最小 处),然后用厚薄规测量。 若端隙大于规定值,则应重 新选配活塞环;若端隙小于 规定值时,应用细平锉刀对 环的端口进行锉修。锉修时, 只能锉削一端环口且应平整; 锉修后,应去除毛刺,以免 在工作时刮伤气缸壁。
组合式油环特点:
1)密封好:第一密封面,靠径向力,因衬簧直径大于缸径而产生径向力。 第二密封面,靠轴向力,因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。
2) 无侧隙,不窜油。 3) 刮油能力强:因钢片薄,对缸壁比压大。 4) 上下片可分别动作,适应性好。 5) 回油能力强。
(三)活塞销
作用:连接活塞和连杆小头,并传递活塞的力给连杆。 工作条件:周期性冲击载荷,润滑条件差。 材料:低碳钢或低碳合金钢。表面渗碳淬火处理,精磨和抛光。 结构:活塞销内孔有圆柱形、截锥形和组合形
措施:
(1)采用扭曲环; (2)采用组合式油环; (3)油环下设减压腔。
3)气环断面形状:
形状
特点
矩形环
结构简单、制造方便、易于生产、与缸壁接触面积 大,散热好 ;但有泵油作用。
扭曲环
断面不对称,受力不平衡,使活塞环扭曲,减小泵 油作用,减轻磨损
减少了环与气缸壁的接触面,提高了表面接触压力, 锥面环 有利于磨合和密封;可形成油膜改善润滑,但导热
0.25~0.50mm
侧隙检验:将环放在 槽内,围绕环槽滚动 一周,应能自由滚动, 既不能松动,又不能 有阻滞现象,用厚薄 规检测。
危害:侧隙过大,泵油作用加剧,使环岸疲劳破碎,加速环的断 裂和润滑油消耗增加;侧隙过小,使活塞环卡死在环槽内,环的 弹力减弱,冲击应力加剧,不但使汽缸密封性降低,也容易使环 折断。
背隙检验:为测量方便通常是将活塞环装入活塞内,以环槽深 度与活塞环径向厚度的差值来衡量。也可将环落入环槽底,用 深度游标卡尺测出环外圆柱面沉入环岸的数值,该数值一般为 0—0.35mm。
在实际操作中,通常是以经验法来判断活塞环的侧隙和背隙: 将环置入环槽内,环应低于环岸,且能在槽中滑动自如,无明 显松旷感觉即可。
第一道环工作条件最差,磨损最快
3.材料与热处理
要求:良好的耐热性、导热性、耐磨性、磨合性、韧 性和足够的强度及弹性等。
材料:耐热不锈钢、优质碳素钢、球墨铸铁、合金铸 铁
热处理:第一道活塞环镀铬或喷钼,其他的镀锡、磷 化或硫化处理
4.间隙
发动机工作时,为保证气缸的密封性,防止环卡死在缸内或胀死 于环槽中,安装时,活塞环应留有端隙、侧隙和背隙。
圆柱形
截锥形
组合形
连接方式: 1.全浮式:活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动。
特点: 1)磨损均匀,寿命长,应用广泛 2)卡环轴向定位 3)冷态过盈配合
2.半浮式:销与销座孔和连杆小头两处,一处固定,一处浮动。 (一般固定连杆小头)
特点:
销座内无卡环 连杆小头无衬套
四、任务实施
1.活塞环的弹力检验
头部
(3)活塞裙部
定义:指从油环槽下端面起至活塞 最下端的部分,包括装活塞销的销 座孔。
功用:在活塞运动的时候起导向作 用,并承受侧压力。
结构:全群式、半拖板式、拖板式 裙部。
全群式
半拖板式
拖板式
活塞的常见损伤
主要是活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损和活塞销座孔的磨损等,活 塞环槽的磨损较大,以第一道环槽的磨损最为严重.各环槽由上而 下逐渐减轻。
2)气环的泵油作用
燃烧室
下行(进气):环靠在环 槽上方,刮油
上行(压缩):环靠在环槽下 方,挤油
气环的泵油原因:
(1)存在侧隙和背隙; (2)环运动时在环槽中靠上靠下。
气环的泵油危害:
(1)增加了润滑油的消耗; (2)火花塞沾油不跳火; (3)燃烧室积炭增多,燃烧性能变坏; (4)环槽内形成积炭,挤压活塞环而失去密封性; (5)加剧了气缸的磨损。
3.要求:
(1)要有足够的刚度和强度,传力可靠; (2)热膨胀系数要小,减小受热时的变形; (3)导热性好,耐高压、耐高温、耐磨损; (4)质量小,重量轻,尽可能减小往复惯性力。
4.材料:
柴油机——高级铸铁或耐热钢,成本低、耐热性好,且 膨胀系数小。 汽油机——高强度铝合金,质量小,导热性好,但热膨 胀系数大,高温下,强度和硬度下降很快。
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