活塞是往复活塞式内燃机、压缩机和泵等机械的缸体内沿缸体轴线往复运动的机械零件。
活塞有圆盘形、圆柱形和圆筒形3种形式。
活塞上装有活塞环或胶质密封圈以防止流体泄漏。
一般将活塞分为头部、 裙部和活塞销座三个部分:
1.头部是指活塞顶端和环槽部分。
活塞顶端完全取决于燃烧室的要求,顶端采用平顶或接近平顶设计有利于活塞减少与高温气体的接触面积,使应力分布均匀。
2.活塞裙部是指活塞的下部分,它的作用是尽量保持活塞在往复运动中垂直的姿态,也就是活塞的导向部分。
3.活塞销座是活塞通过活塞销与连杆连接的支承部分,位于活塞裙部的上方。
高速发动机</a>活塞销座的特别之处在于销座孔不一定与活塞在同一中心线平面上,可向一侧偏移一点点,即向作功行程时活塞接触缸壁的一侧偏移,这样当活塞到上止点变换方向后活塞敲击缸壁的程度会减少,从而减少了发动机噪声。
活塞工作条件:在柴油机工作中,活塞受到燃气高温、高压、烧蚀和腐蚀作用。
它的热负荷和机械负荷很高,而活塞材料在高温下机械性能又能所降低,所以活塞在工作中易出现裂纹和变形。
活塞与气缸之间,在相对运动中产生摩擦和撞击。
在气缸中,活塞由于温度很高,燃气冲刷,往复运动等原因,它和气缸之间不可能建立液体动力润滑,因此摩擦损失功大,磨损严重。
在中、高速柴油机中,活塞具有较大的往复惯性力,得柴油机的振动加剧。
活塞主要可以分为活塞顶、活塞头和活塞裙3个部分。
活塞的主要作用是承受汽缸中的燃烧压力,并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴。
此外,活塞还与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。
活塞顶是燃烧室的组成部分,因而常制成不同的形状,汽油机活塞顶多采用平顶或凹顶,以便使燃烧室结构紧凑,散热面积小,制造工艺简单。
凸顶活塞常用于二行程汽油机。
柴油机的活塞顶常制成各种凹坑。
活塞头部是活塞销座以上的部分,活塞头部安装活塞环,以防止高温、高压燃气窜入曲轴箱,同时阻止机油窜入燃烧室,活塞顶部所吸收的热量大部分也要通过活塞头部传给汽缸,进而通过冷却介质传走。
活塞头部加工有数道安装活塞环的环槽,活塞环数取决于密封的要求,它与发动机</a>的转速和汽缸压力有关。
高速发动机的环数比低速发动机的少,汽油机的环数比柴油机的少。
一般汽油机采用2道气环、1道油环,柴油机为3道气环、1道油环,低速柴油机采用3至4道气环。
为减少摩擦损失,应尽量降低环带部分高度,在保证密封的条件下应力争减少环数。
活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙。
其作用是引导活塞在汽缸中作往复运动并承受侧压力。
发动机工作时,因缸内气体压力的作用,活塞会产生弯曲变形,活塞受热后,由于活塞销处的金属多,因此其膨胀量大于其他各处。
此外,活塞在侧压力作用下还会产生挤压变形。
上述变形的综合结果,使得活塞裙部断面变成长轴在活塞销方向上的椭圆。
此外,由于活塞沿轴线方向温度和质量的分布都不均匀,导致了各断面的热膨胀是上大下小。