3-3地下水取水构筑物[1].ppt.ppt
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1、概述 机体组件,活塞连杆组,曲轴飞轮组,模块二:曲柄连杆机构与机体组件,机体组的结构组成,第一节 概述 机体组件,机体组,机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫 等零件组成。 机体必须要有足够的强 度和刚度。,1.气缸体,气缸体是发动机的基体 和骨架,称为气缸体曲 轴箱。气缸体往往与曲轴 箱铸成一体,通常简称气 缸体。,(1)工作条件 气缸体提供构成活塞运动的空间气缸,以及为气缸进行冷却的空间(水套和散热片)。 气缸体承受气缸内气体压力和曲柄连杆机构运动产生的惯性力所造成的拉伸载荷、纵向弯曲载荷,受力复杂。同时,气缸与高温燃气接触,工作面热负荷高,摩擦磨损问题严重。,(2)材料要求 要有足
2、够的强度和刚度 热负荷高的部位要进行适当的冷却 与各运动部件构成摩擦副的部位,要有很好 的耐磨和减磨性能。 (3)气缸体的材料(气缸体的制造) 铸铁材料:为提高其强度和耐磨性,加入少 量的合金元素,如:镍、铬等。 铝合金:质量轻,导热性好。,(4)气缸体的结构形式,一般式气缸体 特点:是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。 优点:是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便。 缺点:是刚度和强度较差。,隧道式气缸体 特点:气缸体曲轴的主轴 承孔为整体式,采用滚动 轴承,主轴承孔较大,曲 轴从气缸体后部装入。 优点:是结构紧凑、刚度 和强度好。 缺点:是加工精度要求高, 工艺性较差
3、,曲轴拆装不 方便。,龙门式气缸体 特点:是油底壳安装平面低 于曲轴的旋转中心。 优点:是强度和刚度都好, 能承受较大的机械负荷。 缺点:是工艺性较差,结构 笨重,加工较困难。,气缸的排列形式常见的有直列式、V型排列式、W型排列和对置式等几种。,(5)气缸的排列形式,(c)对置式,(6)气缸的结构形式(有、无气缸套) 无气缸套:气缸套与气缸体为一体,广泛 应用于强化程度不高的轿车用汽油机中, 合金铸铁缸体。 有气缸套: 目的:解决成本与寿命之间的矛盾。 类型:湿式缸套、干式缸套(普通干式 缸套和带凸缘干式缸套),湿式缸套 定义:其外表面直接与冷却水接触。 特点:1)壁厚较厚(5mm9mm);
4、2)散热效果好; 3)易漏水漏气; 4)易穴蚀。 定位:1)径向:靠上下两个凸出的、与气缸 体间为动配合的圆环带A和B。 2)轴向:利用缸套上部凸缘与缸体相 应台阶C。 密封: 1)下部:靠13个耐热耐油的橡胶密封圈。 2)上部:缸套顶面高出缸体0.05mm0.15mm。,干式缸套 定义:其外表面不直接 与冷却水接触。 特点: 1)壁厚较薄(13mm); 2)与缸体成过盈配合; 3)不易漏水漏气。,4)内、外表面都需要进 行精加工,拆装不方便, 散热不良。,(一)、气缸盖的作用:,1.与活塞顶部、气缸壁的四周一起组成燃烧室。,2.用来安装配气机构大部分零件和火花塞或喷油器等。,2.气缸盖,3.
5、内设冷却水路和润滑油道, 进、排气道。,(二)、气缸盖的结构: 气缸盖上有冷却水套、 燃烧室、进排气门道、 气门导管孔和进排气 门座、火塞孔(汽油 机)或喷油器座孔。,(四)、气缸盖的材料,导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能好。一般采用铸铁或铝合金铸铁铸成,铝合金的导热性好,有利于提高压缩比(但刚度低)。,(三)、气缸盖的工作条件与要求 气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械 负荷,同时,还由于与高温燃气接触而承受很高的热 负荷。为保证良好密封,气缸盖既不能损坏,也不能 变形。为此,气缸盖要有足够的强度和刚度。为使温 度分布均匀,冷却要良好。,(五)、气缸盖的结构型式 发动机的气缸盖
6、有整体式、分块式和单体式三种。 整体式:能覆盖全部气缸,缩短气缸中心距,适 合于缸径小于105mm,缸数小于6的发动机。可缩 短发动机总长度,刚性较差。 分块式:两个气缸或三个气缸采用一个气缸盖。 单体式:每个气缸都采用一个气缸盖,一般缸径 大于140mm或风冷发动机采用。,.1.燃烧室基本要求 结构紧凑:表面积/容积要小,减小热损失,提高 热效率。 能增大进气门直径或进气道通道面积:增加进气量, 提高发动机转矩和功率。 能在压缩行程终点产生挤气涡流:以提高混合气燃 烧速度,保证混合气充分燃烧。 汽油机燃烧室:应保证火焰传播距离最短,以防止 发生不正常燃烧。 柴油机燃烧室:应与燃油喷射、空气涡
7、流运动进行 良好配合。,(六)、燃烧室(视频),(1)气缸盖罩 位置:气缸盖上部; 功用:起封闭及防尘作用; 材料:一般为薄钢板冲压而成; 缸盖螺栓:用于固定缸盖,要求用规定力矩按规定 顺序分2-3次拧紧。,3.气缸盖罩与气缸衬垫,(2)气缸衬垫 1)功用:保持气缸密封不漏气,保持由机体流向 缸盖的冷却液和机油不泄漏。 2)要求:要有足够的强度;要耐压、耐热、耐腐 蚀;要有弹性,补偿机体顶面和缸盖底面的粗糙度和 不平度。,3)种类 按所用材料不同,可分为金属-石棉衬垫、 金属-复合材料衬垫、全金属衬垫。 金属石棉衬垫:以石棉为基体,外包铜皮或钢皮;有的以钢丝或带孔钢板为骨架,外附石棉而成,气缸
8、孔、油孔和水孔周围用金属包边。石棉主要被应用在隔热、密封和制动灯环节上,也就是各种隔热瓦、密封垫片和刹车片。(致癌物质) 金属复合材料衬垫:钢板的两面粘附耐 热、耐压和耐腐蚀的新型材料。 全金属衬垫:用优质的铝板或不锈钢叠片 制成。,气缸垫安装时,应注意将卷边朝向易修整的接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。如气缸盖和气缸体同为铸铁时,卷边应朝向气缸盖;而气缸盖为铝合金,气缸体为铸铁时,卷边应朝向气缸体。,安装注意事项:,4.油底壳,1)作用 贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。 2)材料 薄钢板冲压而成(有的为了加强油底壳机油的散热,采用铝合金制成, 如GM公司3.1L V6 汽
9、 油机)。,3)结构 油底壳的形状决定于发动机的总体布置和机油的容量。 一般用薄钢片冲压而成,或者用铝合金铸造 而成; 为了加强散热,通常铸有散热片; 曲轴箱中部和后部通常做的深一些,内部有 稳油隔板,防治汽车振动时油底壳油面大量 泡沫的产生; 最低处有放油螺塞; 曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。,活塞连杆组由活塞组和连 杆组组成。 活塞组包括活塞、活塞环、 活塞销。 连杆组包括连杆、连杆轴 瓦等组成。,第二节 活塞连杆组,活塞连杆组的结构组成,曲轴飞轮组的结构组成,一、活塞 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
10、塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。,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。,活塞组,4.材料:常用高强度铝合金制造,但他的热膨胀系数大, 高温下,强度和硬度下降很快。故在一些低速柴油机 上采用高级铸铁或耐热钢。,构造:根据所起作用的 不同,可将活塞分为三 部分,活塞顶部、活塞 头部和活塞裙部。,5.活塞的结构型式,(1)活塞顶部 活塞顶部指活塞的顶面,它承受气体压力, 并组成燃烧室。,汽油机活塞顶部,1)平顶:受热面积小,受力均 匀,制造工艺简单
11、。 2)凸顶:与半球形燃烧室配 用。二冲程汽油机多用,有利于 换气过程。 3)凹顶:改善混合气形成和 燃烧、用凹坑的深度来调节 压缩比。高压缩比发动机为了 防止碰撞气门制成凹顶活塞。,柴油机活塞顶部,多采用各种各样的凹坑 凹坑:形状、位置和大 小必须与柴油机混合气 形成或与燃烧室要求相 适应。,(2)活塞头部,定义:活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。,功用:承受气体的压力, 安装活塞环,与活塞环一起 实现气缸内气体的密封,同 时将热量通过活塞环传给气 缸壁。,隔热槽:活塞顶面和燃气接触,使活塞头部温度过高, 导致气环损坏,造成漏气,因此有的发动机的活塞在第 一道环的上方开一条隔热槽,
12、改变热流方向,降低第一 道环的温度。 环槽:用来安装气环和油环,一般气环槽有2-3个,油 环槽为一个。 在油环槽底面上钻有许多径向小孔,使被油环从气缸壁 上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。 护圈:保护环槽,防止高温下损坏,一般为热负荷较高 的发动机采用。护圈的材料一般为耐热且膨胀系数与铝 合金接近的高锰奥氏体铸铁。,(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, 它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。,活塞裙部变形及原因,a.热变形使销座轴线方向增大; b.侧压力使销座轴线方向增大, 使活塞工作时变成轴 线沿活 塞销轴线方向的椭圆形; c.
13、燃气使裙部弯曲变形。,变形原因:热膨胀、侧压力 和气体压力。,活塞裙部形状 冷态下把活塞加工成裙部断面为长轴垂 直于活塞销方向的椭圆形。,变形规律 1)活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量, 使配缸间隙变小。 2)活塞自上而下膨胀量由大而小。 3)裙部周向近似椭圆形变化,长轴沿销 座孔轴线方向。,1)预先做成椭圆形:在加工时 预先把活塞裙部做成椭圆形状。 椭圆的长轴方向与销座垂直,短 轴方向沿销座方向。这样活塞工 作时趋近正圆。,2)预先做成阶梯形、锥形或桶 形:活塞纵断面制成上小下大 的截锥形。工作时活塞上下直 径趋于相等,即为圆柱形。,结构措施,3)销座处凹陷0.5mm1.0mm。,制造时,变形
14、后,4)活塞裙部开槽: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)在裙部开孔或把裙部不 受侧压力的两边切去一部分 形成拖板式活塞或短活塞。 拖板式结构裙部弹性好,质 量小,活塞与气缸的配合间 隙较小,适用于高速发动机。,7)偏置销座,定义:活塞销座朝向承受作功侧压力的一面(图示 左侧)偏移1mm2mm。 作用:减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声。 原理:因销座偏置,在接近上止点时,作用在活塞销 座轴线以右的气体压力大于左边,使活塞倾斜,裙部 下端提前换向。而活塞在越过上止点,侧压力反向时, 活塞才以左下端接触处为支点,顶部向左转(不是平 移),完成换向。 可见偏
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