如何避免发动机中活塞拉毛？

jfeng

活塞在发动机中工作时裙部的变形情况：
1、        活塞受到侧向力的作用，承受侧向力作用的裙部表面一般是在两个销孔之间80°到120°的弧形表面，这样裙部就有被压扁的倾向，使它在活塞销座方向的尺寸增大；
2、        活塞的爆发压力和惯性力的联合，使活塞顶在活塞销座的跨度内发生弯曲变形，从而使活塞在销座方向的尺寸变大；
3、        温度升高引起热膨胀，而销座部分因壁厚较其他地方厚，因此热膨胀更严重。
三种情况共同作用使得活塞工作时在销座方向涨大，裙部截面的形状变为椭圆形，从而导致活塞在椭圆形长轴方向上的两个断面与气缸间的间隙消失，引起拉毛。
为了避免拉毛现象，在活塞裙部和气缸之间必须留出较大的间隙，但是间隙也不能过大，否则会引起敲缸现象。解决的合理办法是尽量减少活塞头部流向裙部的热量，使裙部的膨胀减小；并且活塞裙部的形状应与活塞的温度分布、裙部壁厚的大小等相适应，例如：在温度较高、裙部较厚的地方留出较大的间隙。常用的措施如下：
1、        裙部开槽。包括横向的、纵向的槽，目的是使活塞变成一个弹性体，容许在活塞裙部和气缸之间留出间隙，不必顾虑活塞裙部被咬住（我厂05年前清单4号图纸）。但是这是老的做法，原来加工设备落后，不具备将裙部加工成中凸变椭圆形的能力。而现代设备都可以满足活塞裙部做成椭圆形的要求，使之在工作时刚好为正圆形，不必担心会造成敲缸或咬缸的现象。
2、        镶钢片活塞。在铝活塞中加入热膨胀系数远比铝合金小的材料，以阻碍活塞裙部推力面上的热膨胀，，从而减小活塞裙部的装配间隙。下面详细说说镶双金属片活塞。
双金属片活塞是在活塞头部和裙部之间镶入普通碳钢的钢片，钢片位置是在销座内腔处，使碳钢和活塞本身的材料构成双金属片。因为钢和铝合金的膨胀系数不同，铝合金材料产生弯曲，减小了活塞裙部在垂直活塞销方向上膨胀量，而且成本较低，因此车用汽油机应用较广泛。现在车用柴油机活塞上，裙部镶钢片的方法也变得普遍起来，不过需要注意的是在柴油机活塞头部和裙部之间不采用横向隔热槽，既保持了活塞的刚度，也同样能使头部热量能通过裙部顺利散出。
3、        把活塞裙部的横断面设计成与裙部变形相适应的形状。由于活塞裙部变形，使裙部的横截面形状成为椭圆状，长轴是在活塞销座中心线的方向上。解决办法是把裙部横截面制成长轴是垂直于活塞销中心线方向上的椭圆形，这样使得裙部在工作时与气缸间有合适的间隙。一般对活塞下部和头部取椭圆度0.05-0.10mm,而对活塞裙中部取0.4-0.8mm。
4、        因为发动机工作时活塞温度是从顶面到裙底不断降低的，所以为了使裙部各部分在工作时与气缸有适当的间隙，可以将活塞各部分制成不同的半径。