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    1. 康明斯發電機活塞的工作原理

      信息來源:Cummins   發布日期:2021-02-27  瀏覽次數:

        柴油發電機組有發電機組,發電機,控制屏,冷卻系統幾大部分組成。對于活塞,知道發電機組的人都知道,它是發電機組的最重要的零配件之一。300kw柴油發電機組廠家上??得魉拐砣缦?,關于活塞的相關知識。

        一、活塞功用:活塞的功用是承受氣體壓力,并通過活塞銷傳給連桿曲軸旋轉,活塞頂部還是燃燒室的組成部分。

        運行條件:活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下運行?;钊苯优c高溫氣體接觸,瞬時溫度可達2500K以上,因此,受熱嚴重,而散熱條件又很差,所以活塞運行時溫度很高,頂部高達600~700K,且溫度分布很不均勻;活塞頂部承受氣體壓力很大,特別是作功行程壓力最大,汽油機高達3~5MPa,發電機組高達6~9MPa,這就使得活塞產生沖擊,并承受側壓力的作用;活塞在汽缸內以很高的速度(8~12m/s)往復運動,且速度在不斷地變化,這就產生了很大的慣性力,使活塞受到很大的附加載荷?;钊谶@種惡劣的條件下運行,會產生變形并加速磨損,還會產生附加載荷和熱應力,同時受到燃氣的化學腐蝕作用。

        (3) 品性小,重量輕,盡可能減小往復慣性力。鋁合金材料基本上滿足的要求,因此,活塞一般都引進高強度鋁合金,但在一些低速發電機組上引進高級鑄鐵或耐熱鋼。

        1.活塞頂部:活塞頂部承受氣體壓力,它是燃燒室的組成部分,其形狀、、大小都和燃燒室的具體形式有關,都是為滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求,其頂部形狀可分為四大類,平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞。平頂活塞頂部是一個平面,結構簡單,制造容易,受熱面積小,頂部應力分布較為均勻,一般用在汽油機上,發電機組很少引進。凸頂活塞頂部凸起呈球頂形,其頂部強度高,起導向作用,有利于改善換氣過程,二行程汽油機常引進凸頂活塞。凹頂活塞頂部呈凹陷形,凹坑的形狀和必須有利于可燃混合氣的燃燒,有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。

        2.活塞頭部:活塞頭部指第一道活塞環槽到活塞銷孔以上部分。它有數道環槽,用以安裝活塞環,起密封作用,又稱為防漏部??得魉拱l電機組壓縮比高,一般有四道環槽,上部三道安裝氣環,下部安裝油環。汽油機一般有三道環槽,其中有兩道氣環槽和一道油環槽,在油環槽底面上鉆有許多徑向小孔,使被油環從汽缸壁上刮下的潤滑油經過這些小孔流回油底殼。第一道環槽運行條件最惡劣,一般應離頂部較遠些?;钊敳课盏臒崃恐饕彩墙涍^防漏部通過活塞環傳給汽缸壁,再由冷卻水傳出去??傊?,活塞頭部的作用除了用來安裝活塞環外,還有密封作用和傳熱作用,與活塞環一起密封汽缸,防止可燃混合氣漏到曲軸箱內,同時還將(70~80)%的熱量通過活塞環傳給汽缸壁。

        3.活塞裙部:活塞裙部指從油環槽下端面起至活塞最下端的部分,它包括裝活塞銷的銷座孔?;钊共繉钊谄變鹊耐鶑瓦\動起導向作用,并承受側壓力。裙部的長短取決于側壓力的尺寸和活塞直徑。所謂側壓力是指在壓縮行程和作功行程中,作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向汽缸壁。壓縮行程和作功行程氣體的側壓力方向正好相反,由于燃燒壓力大大高于壓縮壓力,所以,作功行程中的側壓力也大大高于壓縮行程中的側壓力?;钊共砍惺軅葔毫Φ膬蓚€側面稱為推力面,它們處于與活塞銷軸線相垂直的方向上。

       ?。?)預先做成橢圓形,為了使裙部兩側承受氣體壓力并與汽缸保持小而安全的間隙,要求活塞在運行時具有正確的圓柱形。但是,由于活塞裙部的厚度很不均勻,活塞銷座孔部分的金屬厚,受熱膨脹量大,沿活塞銷座軸線方向的變形量大于其他方向。另外,裙部承受氣體側壓力的作用,導致沿活塞銷軸向變形量較垂直活塞銷方向大。這樣,如果活塞冷態時裙部為圓形,那么運行時活塞就會變成一個橢圓,使活塞與汽缸之間圓周間隙不相等,造成活塞在汽缸內卡住,發電機組就無法正常運行。因此,在加工時預先把活塞裙部做成橢圓形狀。橢圓的長軸方向與銷座垂直,短軸方向沿銷座方向。這樣活塞運行時趨近正圓。

       ?。?)活塞沿高度方向的溫度很不均勻,活塞的溫度是上部高、下部低,膨脹量也相應是上部大、下部小。為了使運行時活塞上下直徑趨于相等,即為圓柱形,就必須預先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。

       ?。?)為了減小活塞裙部的受熱量,通常在裙部開橫向的隔熱槽,為了補償裙部受熱后的變形量,裙部開有縱向的膨脹槽。槽的形狀有T形或Π形槽。橫槽一般開在最下一道環槽的下面,裙部上邊緣銷座的兩側(也有開在油環槽之中的),以減小頭部熱量向裙部傳遞,故稱為隔熱槽。豎槽會使裙部具有一定的彈性,從而使活塞裝配時與汽缸間具有盡可能小的間隙,而在熱態時又具有補償作用,不致造成活塞在汽缸中卡死,故將豎槽稱為膨脹槽。裙部開豎槽后,會使其開槽的一側剛度變小,在裝配時應使其位于作功行程中承受側壓力較小的一側。發電機組活塞受力大,裙部一般不開槽。

       ?。?)有些活塞為了減輕重量,在裙部開孔或把裙部不受側壓力的兩邊切去一部分,以減小慣性力,減小銷座附近的熱變形量,形成拖板式活塞或短活塞,拖板式結構裙部彈性好,品性小,活塞與汽缸的配合間隙較小,適用于高速發電機組。

       ?。?)為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量,有些汽油機活塞在活塞裙部或銷座內嵌入鋼片。恒范鋼片式活塞的結構特點是,由于恒范鋼為含鎳33%~36%的低碳鐵鎳合金,其膨脹系數僅為鋁合金的1/10,而銷座通過恒范鋼片與裙部相連,牽制了裙部的熱膨脹變形量。

       ?。?)有的汽油機上,活塞銷孔中心線是偏離活塞中心線平面的,向作功行程中受主側壓力的一方偏移了1~2mm。這種結構可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向汽缸的一面過渡到壓向汽缸的另一面,以減小敲缸的聲音。在安裝時,這種活塞銷偏置的方向不能裝反,否則換向敲擊力會增大,使裙部受損。

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