活塞组合包括活塞、活塞销及活塞环。活塞组合的作用是活塞组合在气缸内作往复运动,改变气缸内容积,完成膨胀、吸气、压缩、排气过程。同时承受气体压力、往复惯性及与缸壁的摩擦力,并接受连杆传来的动力。因此要求活塞组合有足够的强度和较轻的重址及光滑的外壁。
1.活塞
活塞采用圆筒形,由顶部、环部、裙部组成。环部有环槽,内放置气缸和油环,裙部里有销座,以便安装活塞销与连杆小头相接,见图3-46。
70mm缸径以上的活塞顶部做成凹型的盒状,以减小上止点的余隙,其叶侧做成锥形,顶部下边靠近环部的外径,略小于裙部外径,防止受热膨胀后与缸壁接触。
环摘深度略大于径向高度,使它的伸缩性不受阻挡。油环柏内有回油孔通往曲轴箱,或在油环下车一道较浅的油槽,再钻回油孔。
缸径在40mm以下的活塞一般不装环,只车一道或几道存油梢,靠配合精度达到缸与塞的密封,存油槽的油对密封和润滑起主导作用,而活塞应采用热膨胀系数小的材料。带环的活塞可采用轻的铝合金制做。环部受到压缩和拉伸,应保证一定的厚度。
活塞销一般采用浮动式配合连接,属基轴制二级精度过渡配合。由于铝材的膨胀系数较大,所以销在销座孔于室温下应有少量过盈,因此需把活塞加热到70-80℃,然后用手将销推进销孔中。销孔轴线对活塞轴线的垂直度应≤0.035/100。
活塞材料多为铝合金,如ZL3,其优点是重量轻、导热性好,便于铸造,表面氧化处理后有良好的抗磨性,缺点是膨胀系数大。
活塞与气缸按基孔制二级精度配合,对铝合金活塞采用第五种动配合。
2.活塞环
活塞环是有开口并有弹性的环,按其作用不同分为气缸和油环两种。
①气环。在自由状态时开口的宽度为环径向宽度的3-5倍,当装入缸内,因向叶弹力而紧贴在缸壁上,此时开口距离缩小,但仍有缸径的0. 004 -0. 007倍的间隙。气环通常用铸铁做成,为了表面的耐磨往往作磷化或镀铬的处理。国外还有全塑料活塞环。
气环的作用有两个主要方面。其一是起密封作用,隔开高压区和低压区,见图3-47所示的原理。其二是起“泵油”的作用.其泵油原理如图3-48所示。
②油环。油环与气环的主要区别是在环的横向上(径向)有回油孔。老式油环无回油孔,但外侧做成斜坡面。前者刮油效果好,后者刮油效果差。见图3-49。
油环的作用主要有三方面,其一是刮法气缸内多余的润滑油。其二是刮去缸壁上的脏物并带走热量,从而清洗了气缸,其次油环与气环配合起到良好的密封作用。
活塞环装配要求各环的开口处应沿缸壁均匀分布;切口的间隙要符合要求,间隙太小可将开口一端锉掉一点,直至合格。与缸壁应有良好的贴合程度,可以在曲轴箱内装工作灯,从上面观察其漏光的程度,漏光处不得在开口两侧30°内存在,其他漏光处每处弧长应不大于30°,
总长应不大于60°,且漏光间隙应不大于0. 03mm。
③活塞销。活塞销受力严重,应有足够的强度、耐磨性、抗疲劳、抗冲击性能.其形状如图3-50。当用20钢或20Cr钢制造时,表面需进行渗碳处理,若用45钢时,表面要淬火,使其硬度达到H RC57-66,并要有一定的韧性。为减轻重量,根据力学特性.将其中心部分抽掉,呈中空的圆往体。