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使用說明書 |
柴油發電機組活塞的作用、構造和安裝以及更換方法 |
柴油發電機的活塞一般由鋁合金鑄造或鍛造制成，少數低速柴油機活塞采用鑄鐵制成，個別高速柴油
一、活塞的作用
活塞的作用是承受燃燒氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅使曲軸旋轉，近年來，由于發動機強化程度的不斷提高和排放要求的日益嚴格，活塞作為發動機的核心部件承受了更高的熱負荷和機械負荷，因此，目前對活塞的結構及材料的要求更加嚴格。越來越多的國內企業開始研發鋼活塞，鋼活塞是一種采用鋼材代替鋁材的一種活塞，具有良好的強度，目前大部分鋼活塞采用整體式結構或兩段式結構，其中整體式結構的鋼活塞加工過程非常困難，特別是在加工活塞冷卻液槽時非常的復雜，而且，在現有技術中，有一種活塞是在活塞本體上開設周向的環形沉孔，在環形沉孔內固定鑲嵌有鑲套，在鑲套的外壁上開設有周向設置的環形槽，然后在環形槽內設置活塞環；這種結構的活塞在長時間工作過程中，由于受到活塞往復軸向運動的拉力及剪切力的影響，在環形沉孔內固定鑲嵌的鑲套容易松動和脫落，影響活塞的密封性，嚴重的還會導致活塞無法正常工作而失效，縮短了活塞的使用壽命。
為解決現有技術的不足，康明斯公司提供一種發動機活塞，有效降低加工活塞冷卻液槽的難度，保證活塞的長時間穩定工作，提高活塞的密封性，延長活塞的使用壽命。康明斯公司所采用的技術方案其特征在于：包括活塞本體，在活塞本體頭部的外側壁上形成有沿活塞本體周向設置的環形卡槽，所述環形卡槽的深度方向與活塞本體的徑向方向一致，在所述環形卡槽的開口處固定鑲嵌有用于封堵環形卡槽開口的封堵環，被封堵環封堵開口后的環形卡槽內部空間構成活塞冷卻液通道，所述封堵環的外側壁上形成有沿封堵環周向設置的活塞環槽。
二、活塞的構造
1、頂部
活塞頂部與氣缸蓋和氣缸套組成燃燒室，其結構形狀與所選用的燃燒室形
2、環槽部
活塞的環槽部又稱為防漏部或身部，在身部切有幾道環槽即氣環槽和油環槽，專門用來安裝氣環和油環使用。上部一般用來安裝氣環，目的是用來阻止高溫燃氣進入曲軸箱，并將活塞吸收的部分熱量傳給氣缸壁。下部環槽用來安裝油環使用。在油環槽的底部上鉆有許多徑向小孔，使油環從氣缸壁上刮下來的多余潤滑油，經小孔流回曲軸箱。
3、裙部
活塞環槽以下部分稱為裙部。活塞的裙部直接與氣缸壁接觸并對活塞的運動起導向作用。在活塞裙部設有的銷孔專門用來安裝活塞銷使用。在銷孔內部各有一個卡簧槽，當活塞銷裝入銷座孔后，再將卡簧分別裝入槽內，目的是防止活塞銷來回竄動。
活塞結構示意圖
三、活塞的更換和安裝
1、活塞定向安裝
為了增加工作效率，發動機的壓縮比日益提升，活塞運行上止點與氣門之間的距離越來越近。這樣的應用引發了一個問題，活塞上行可能會在上止點撞到尚未關閉的氣門。因此，內燃機工程師在活塞頂部設計了凹槽，為氣門留出空間。由于進/排氣門數量和氣門升程的差異，部分活塞的頂部凹槽并不對稱。這樣的設計使得此類活塞必須以正確的方向安裝，否則就無法避免活塞頂部與氣門相撞。有些柴油發動機的活塞裙部被加工出一個缺口，以避開安裝在活塞下止點附近的活塞冷卻噴口，這樣的活塞也有安裝方向。
2、活塞銷偏距
活塞銷孔的軸線與活塞中心線并不相交，兩根中心線之間的偏差距離就是活塞銷偏距。內燃機學將活塞下行時與氣缸壁接觸的一側定義為主推力面，將活塞上行時與氣缸接觸的一側定義為副推力面。
當活塞的壓縮行程結束，做功行程開始，活塞由次推力面貼緊氣缸壁轉變為主推力面貼緊氣缸壁。在可燃混合氣爆燃膨脹的壓力作用下，活塞會與氣缸壁產生敲擊，發出噪聲。為了解決敲擊噪聲的問題，設計師將活塞銷孔的軸線移向主推力面一側，偏移量大約1毫米。使用這種設計的活塞在運動換向時，因杠桿原理的影響，主推力面的裙部會率先與氣缸壁接觸，這樣可有效避免缸內出現敲擊聲。
活塞銷中心線存在偏置，則無論活塞頂部是否設置有躲避氣門的凹槽，都必須按照規定的方向進行安裝，以避免發動機在運轉時發出敲缸異響。
活塞的定向安裝圖
3、判斷活塞的安裝方向
安裝全新的活塞時，需要關注活塞頂部的凹槽及各種標記。頂部設有非對稱凹槽的活塞，將凹槽與進氣門相對應是一種簡便的判斷方法。而頂部采用對稱設計的活塞，都會預設有標記。常見的標記方式如上圖所示，箭頭指向發動機前部，即安裝有曲軸皮帶輪的一側。英文EXH代表排氣，即此處是為排氣門設置的凹槽。而LEFT或RIGHT的字樣只有在非直列發動機上才會出現，分別代表左右氣缸列。了解了上述的活塞方向標記樣式，在裝配時仔細辨別，相信活塞裝反的情況就可以避免。
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