活塞式飞机

活塞式飞机（精选十篇）

活塞式飞机篇1

关键词：活塞式,发动机,构造,液压撞击,原因,预防

1 引言

我厂既担负着军用航空飞机的大修任务，同时，也为民用航空公司提供飞机大修、中修、改装等服务。在近5年的飞机大修中，经常遇到活塞式飞机发动机紧缺问题，不能满足飞机大修需求。针对这种情况，通过对用户和发动机大修厂家走访调研，发现存在下述问题：一是发动机气缸连杆等重要机件受损和报废情况严重且频繁发生;二是多数用户反映发动机排气管下部结合处渗油量偏多，飞机滑油消耗量大;三是有将进口气缸装于原国产发动机上混合使用等现象;四是一线工作者在飞机发动机发生人为故障时，未及时真实上报情况。从调研的结果来看，出现发动机紧缺的表面原因是发动机重要机件受损和报废，其本质原因是发动机发生过轻微或严重的液压撞击。为此，分析和研究活塞式飞机发动机液压撞击故障，采取切实可行的预防措施，从根本上减少液压撞击故障的发生，对保证飞行安全有着重要意义。

活塞式发动机分为直列式和星形两种，其液压撞击的原因和预防都基本相同。本文仅以常见的、也是在活塞式飞机上广泛应用的活塞5型发动机为例，对液压撞击的原因进行具体分析。并对其预防提出一些建议。

2 活塞5型发动机的结构及工作原理

2.1 结构

活塞5型发动机是一种星型、单排、九气缸、气冷式的四行程活塞飞机发动机，主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、机匣和气门机构等机件组成，如图1所示。

2.2 工作原理

活塞式飞机发动机工作时，是一次接着一次将混合气燃烧后产生的热能转变为机械能，是由活塞运动的进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程来完成的，如图2所示。

进气行程的作用是使气缸内充满新鲜混合气;压缩行程的作用是对气缸内的混合气进行压缩，为混合气燃烧膨胀作功创造条件;膨胀行程的作用是使混合气燃烧释放出的热能转换成为机械能;排气行程的作用是将废气排出气缸，以便再次充入新鲜混合气，使发动机能连续工作。活塞在四个行程运动中，只有膨胀行程获得机械功，其余三个行程都要消耗一部分功，消耗的这部分功比膨胀得到的功小得多。因此，从获得的功中扣除消耗的那部分功，所剩下的功仍然很大，用于带动附件和螺旋桨转动。

3 液压撞击的形成及分类

3.1 形成

液压撞击的产生是由于气缸内积存一定量的液体(汽油、滑油、油封油)之后，发动机启动时，活塞向上死点运动，由于液体占据了燃烧室的一部分容积，并且不可压缩，致使活塞顶部产生巨大的压力，形成液压撞击。活塞5型发动机压缩比为6.4±0.1(压缩比燃ε=Va/Vc,Va-全容积，Vc-燃烧室容积)，如果下部某气缸存液体时，则燃烧室内气体的有效容积减少，压缩比相应增大;若燃烧室内完全充满液体，即Vc=0，压缩比将趋于无穷大。当燃烧室内积存的液体为燃烧室容积的4/5时，活塞如运行到压缩行程上死点，气缸内的气体压力(约7.2MPa)将大于发动机正常工作时的燃气压力(0.5～7MPa)，此时将会发生液压撞击。因此下部气缸燃烧室内积存液体，是产生液压撞击的条件。

另外，液压撞击的发生还与启动时曲轴转动的加速度和冲击力有关，即曲轴转动的速度越大，冲击力也越大。作用在活塞顶部的冲击力与冲击前后所经过的时间成反比，用冲量定律表示为：

其中：P冲-冲击力，m-全套传动机构的质量，v1-冲击前曲轴机构的转动速度，v2-冲击后曲轴机构的转动速度，△t-冲击开始到终了经过的时间。

由于产生冲击的瞬间，v2值近乎等于“0”，所以mv2=0,P冲=mv1/△t。由此可知，曲轴机构运转速度越大，作用时间越短，冲击力越大，发动机运行时产生液压撞击后果将越加严重。因此造成液压撞击后果，除气缸内积聚一定量的液体外，还必须具备曲轴运转产生相当大的冲击力。

同时具备以上两个条件后，液压撞击就不可避免地发生，因为当数个气缸爆发后，曲轴已经有相当大的动能，虽然流进油液的气缸不能点火爆发，但该气缸活塞在转动曲轴的带动下仍要向压缩行程上死点运动。由于油液不可压缩，该气缸的压缩比很大，缸内的气体压力会随着活塞向上死点接近而急剧增大，在曲轴动能没有消耗完之前，活塞仍将继续向上死点运动，致使气体压力继续剧增，并大大超过发动机正常工作时的最大燃气压力，气体就会阻止活塞继续向上运动，迫使曲轴瞬间停止转动并进而向下推动活塞使曲轴反转。在曲轴瞬间停止转动时，连杆将承受巨大的压力，形成液压撞击。

3.2 分类

液压撞击轻重程度主要取决于气缸内积存的液体量，积存液体越多，液压撞击就越厉害，将会导致连杆折断、活塞被击破、曲轴卡死等严重后果。液压撞击分为轻微、较严重、严重液压撞击。

轻微液压撞击后，如连杆轻微变形，活塞胀圈未产生折断损坏时，发动机工作并无明显异常，仅靠试车和外部检查是看不出来的，但工作一段时间后，连杆会因应力集中而导致金属疲劳后突然折断。

较严重液压撞击后，连杆变形严重，活塞运行到下死点，第6道胀圈会脱出气缸裙而胀开;当活塞再次向上死点运行时便被气缸裙卡断，同时活塞受损，检查收油池油滤，才能发现金属块。

严重液压撞击后，造成连杆折断，活塞被击破，气缸体与气缸头结合处受损或断裂，气缸裙被打坏，甚至使发动机报废，如图3所示。

4 液压撞击后的现象、危害和检查方法

4.1 现象

轻微液压撞击的现象是启动前螺旋桨扳动困难或扳不动，启动时，螺旋桨突然抖动或停转，而后可能又继续转动，有时还会产生一定角度的反转，严重时伴有异常金属撞击声。

较严重液压撞击的现象是发动机剧烈抖动或自动停车，出现气缸结合部位断裂或机匣收油池内有较多的金属块。

严重液压撞击的现象使发动机无法启动，曲轴、连杆、活塞等重要机件损坏或卡死。

4.2 危害

(1)液压撞击出现在地面的危害是损伤发动机重要机件或使其报废。

(2)液压撞击出现在空中的危害是导致发动机不能正常工作，飞机掉高度，操纵困难，飞行安全受到严重威胁。

4.3 检查方法

启动发动机出现不正常现象时，应进行特别慎重的检查。

因此，凡是有液压撞击迹象，必须扳螺旋桨排油，同时卸下3、4、5号气缸进气管的放油螺塞，并检查收油池油滤，如果油滤上有金属屑块，且扳螺旋桨时感觉较重，进、排气管内有油，就应拆下4、5号缸，检查其连杆是否弯曲变形。

检查方法有两种：(1)用两个心轴分别配合于连杆大小两端的孔内，用量具测量大小两端中心线的平行度是否在设计标准内。(2)用一把长125mm的平直尺在连杆的平坦部位来回滑动，在任一位置上，直尺侧棱与连杆之间的间隙不得大于0.1mm。

5 液压撞击的原因分析

造成液压撞击的原因是发动机下部气缸内积存有一定质量的液体后，又由于一个或数个气缸爆发后，曲轴转动迅速，致使压缩比超标。

5.1 气缸内液体的来源

(1)发动机启封时，发动机内的油封油未被清除干净，使其留在进气管或气缸内(启封不好造成的液压撞击占液压撞击事故的大多数)。

(2)活塞发动机上有较复杂的滑油系统，正常情况下，渗入气缸内的油液不至于形成液压撞击，但由于个别气缸、活塞磨损、密封胀圈缺口重合或失去弹性、折断等，在长期停放过程中，使机匣内滑油通过不密封面流入下部气缸。

(3)前次发动机停车时，发动机温度过高，或冬季冲淡时间太长，引起滑油变稀而通过胀圈间隙流入气缸。

(4)停车后，曲轴喷油嘴朝向下部某一气缸，在约50°的弧度范围内曲轴腔中的油将全部倾注于一个气缸内，再加上机匣中的部分滑油滴入，气缸容易积油过多。如果启动操作方法不对，即使发动机短期停放(超过20min以上)，也会发生液压撞击。但若曲轴喷油嘴朝上，则曲轴腔中的油将通过各衬套间隙至机匣流入收油池。

(5)一般情况，4、5号气缸发生液压撞击最多。由于位置关系，4、5号气缸有一段较大的弯度，容易积存油液，启动扳桨时，因进气速度慢，气缸内吸力小，积油不易被吸入气缸，加之人力扳桨叶角度较小，换手时，油还会倒流回进气管，所以扳桨并不感到过重，而在开车时，由于进气速度大，气缸内吸力增大，积油将被大量吸入气缸内而形成液压撞击。

(6)注油器、滑油泵单向活门等未关严或产生内漏故障。

(7)注油唧筒不密封或忘记关掉注油唧筒，使汽油流入机匣进入气缸。

5.2 发动机的启动方法错误

(1)启动前未扳桨，或扳桨不足两圈。

(2)发动机停放超过30min，未扳螺旋桨，启动时未采用手拉衔接机械挂齿，而借助电点火启动。

(3)多次启动不成，注入的汽油过多，而又没有按要求放出气缸内油液和扳螺旋桨。

(4)启动中过早打开磁电机开关，这有可能造成严重后果。因为发动机没有爆发而发生液压撞击，活塞冲击液体的力量仅仅是被起动机带动曲轴的力量和旋转惯性力，一般不会造成严重后果;如果气缸爆发后液压撞击，则后果要严重得多，连杆严重弯曲的现象大都是由于这种操作造成的。

6 预防措施

从历次发生的液压撞击事故来分析，均是由于未按使用规定的启动方法正确启动发动机和启动前准备工作不充分造成的。针对以上问题，具体预防措施如下：

(1)发动机启动前，必须按规定手动扳转螺旋桨2～3圈(根据维护经验可多扳1～2圈)，以保证所有气缸转动一个工作循环以上，以排除气缸内积存的液体;发动机停放超过三天，或手正向扳转螺旋桨感觉很沉或扳不动时，必须拆下4、5、6号气缸后排电嘴和进气管放油螺塞，放出积油后方可启动发动机。

(2)启封的发动机在第一次开车前，应拆下下部气缸电嘴和进气管放油螺塞，扳动螺旋桨进行排油，对进气管要确保彻底放油。

(3)发动机启动时注油不得过多。启动注油完毕后，应及时将注油唧筒锁好，以免出现意外的自动注油而没被发现，导致发动机启动时产生液压撞击。

(4)启动发动机时，应等螺旋桨转动2～3圈后再打开磁电机开关。因为过早地打开磁电机开关会使气缸点火爆发，曲轴转动很猛而造成严重的液压撞击。

(5)长期停放后的发动机第一次启动，必须拆下下部气缸的电嘴和进气管放油塞，扳转螺旋桨放出气缸内积存的油液。

(6)冬季对滑油进行冲淡时应严格按规定的时间冲淡，冲淡后的发动机不要立即盖蒙布，应等发动机冷却后再盖，防止滑油温度过高、变稀、粘性下降而大量渗入气缸。

(7)为了防止发生液压撞击后的发动机继续使用，应根据液压撞击的特征，在发动机启动时正确判断发动机是否发生了液压撞击。因此每次启动发动机必须注意螺旋桨的转动和发动机工作是否正常，如发现有怀疑时，要立即停止启动查明原因，必要时应拔下气缸，检查气缸连杆有没有弯曲变形，活塞、曲轴是否完好。

(8)正确引导教育，树立正确的安全观和业绩观，对于平时工作中出现的失误、错误及时反映，主动汇报，立即纠正。防止小问题不报，出现更大的问题，使问题严重化、恶劣化。在机务工作一线认真落实好免责报告制度，争取解决问题的主动权。

7 结语

虽然活塞式发动机的液压撞击是一种典型的人为因素造成的工作违规所致的严重后果，其危害巨大，但是，只要我们以积极的态度，正确的工作方法，扎实的工作作风，严格按照规程来操作，是完全可以避免的。这就要求我们在平时应注重相关业务知识的学习，深入研究业务理论并找出其中的规律，建立安全可靠的长效机制，将故障隐患消除于萌芽状态，才能彻底保障飞行安全。

参考文献

^[1^]唐庆如.活塞发动机^[M^].北京^:兵器工业出版社^,2007.

纸飞机，纸飞机篇2

太阳渐渐褪去了原有的光泽。暖橘色的余晖放肆的在空中大把大把的渲染。

花的清香混合着泥土的气息，在空气里慢慢发酵，被气流放逐到天空上方。混合着花香的空气，弥漫在四周。

女孩在自家阳台放飞一只纸飞机。那只飞机，便径直飞向蔚蓝的苍穹，带着女孩的梦想。

纸飞机通往公园小道的两旁，路旁绿树成荫。栽种着葱郁的天竺葵，紫荆树盛开繁密的花朵，紫红的颜色落了一地，无风自舞。繁盛的叶片遮挡住强烈的阳光，透过叶缝间的罅隙直射于水泥地，留下斑斑驳驳的光影。

继续飞行。飞过一条满是绿荫的小路，眼前突然豁然开朗，是一个养着巨大红色鲤鱼的池塘，几群人三三两两的趴在池塘的围栏上，往池塘里投面包屑，它们跃起时闪着一层金黄的色泽，细细密密的杂草轻轻掠过小腿，轻微的痒，不禁逗得人发笑。纸飞机快乐的穿过人群，一闪而过。

落日的霞光把影子拉伸，再拉伸，直到无法丈量。

纸飞机落在公园的草地上，脖子上套着项圈的雪白宠物狗吐着舌头，“呵斥呵斥”的吐着热气，眼睛微微眯成一条缝，慵懒的跟在主人身后。走上前，轻轻舔了舔他/它，纸飞机发出轻轻的笑声。

纸飞机落在街角的垃圾桶里。纯黑色的猫咪在垃圾桶四周绕圈圈，从喉咙底发出“喵呜”的一声，诡异的扬起嘴角。纵身跳入垃圾桶搜翻起来。它看见了雪白的纸飞机，叼起它，向空中使劲一扔。雪白的飞机映衬着湛蓝的苍穹，美好的像一场梦。金色的夕阳把它染成灼眼的金色。

那头，女孩身着轻薄的碎花连衣裙，站在街头，嘴角微微上扬，一头柔软的长发无风自舞，像一朵矢车菊，温润而美丽。她看见纸飞机，高兴的微笑着，在心底许下一个美好的愿望。

它就这样飞行，穿梭在蓝天碧海之中，等到哪一天，重新回到那个小小的阳台，看着小女孩微笑着接过它，对它说：“纸飞机。”

“静音飞机”——未来飞机的模型篇3

在第一次和第二次世界大战中，交战各方空军的飞机均曾发出强大、尖厉、哀凄的噪音，让飞机做超低空飞行，故意在敌军头上疾飞怪叫，使之精神瓦解，斗志消尽。随着信息技术的飞速发展，噪音在今天已成了飞机的致命问题。因此，各国军事家正在改造它。现在的军用飞机设计师除了在改进隐形飞机外，还试图设计出一种飞行时无声息的无声飞机。

目前，常规客机的噪音一般都高达90分贝。长期在机场周围生活的人，会出现听力下降、血压上升的情况，神经系统也会出现不同程度的紊乱。无声飞机的噪音则在30～40分贝，给人提供了较为安静的正常环境。

所谓的无声飞机并非飞机发动后旁边的人听不到任何声音，而是指飞机起飞时机场以外的地方听不到飞机发出的轰鸣声，或者声音很弱，对附近居民基本上没有影响。

其实，航空专家们一直致力于减少客机的噪声，而且取得了重大进展，1960年以来，飞机引擎发出的噪声冲击力已经减少了80%。然而，随着经济的发展，各机场的飞行架次都有了显著增加，使得从机场传出的噪声有增无减，这也成为机场进一步发展的一个主要障碍。

降噪关键是消除机翼后部的凸起，这个部位正是飞机起降时的主要噪音源。为了在飞机接近地面时降噪，喷气式发动机会被装在内部而不是传统的机翼后，发动机将装可变式喷口，使飞机在起降时减缓推力。

目前，英国剑桥大学组成的一个40人专家小组正在重新设计发动机和机身，其设计方案已经在英国皇家航空协会“亮相”。预计这种飞机于2030年投入运行。据介绍，未来飞机在机场内起飞降落时，声音将只有洗衣机等家用电器使用时发出的声音一般大小，完全在人的可承受范围内。此外，这种飞机外部呈流线型，内部空间宽敞，最多可容纳215名乘客。除噪音控制外，新型飞机的燃油效率也将比目前的客机提高约25%。

无声飞机最重要的改造在于重新设计发动机。与现有的飞机相比，它的发动机整整大了两倍，可以保证飞机以更低速度起飞。除了发动机被安装在飞机的顶部外，飞机的机翼也非常圆滑，能让飞机轻柔地滑过大气，这样就能把噪音降到最低限度。

新疆刀郎羊价格超过喷气式飞机篇4

今年入夏以来，一种长期生存在中国新疆塔里木盆地的土种羊——刀郎羊“身价”暴涨，甚至喊出一只1 400万元的“天价”。今年9月，这种被称为中国富豪新宠的新疆羊登上了英国《每日电讯报》，并在“中国奢侈品热”的报道中，被排在了喷气式飞机之前，一时间成为风靡各界的“奇闻”。而2009年在苏格兰的拍卖会上，一只英国特塞尔绵羊曾拍出23万英镑，是迄今为止英国最贵的羊，身价折合人民币也不过200多万元。

新疆刀郎羊也称麦盖提羊，是麦盖提土种羊与阿富汗的瓦尔吉尔肥羊杂交的肉脂兼用型绵羊品种，因耳朵长且下垂，鼻梁呈鹰钩形，健硕如牛犊，并喜欢与人玩耍，有“新疆的观赏羊”美称，喜爱的人越来越多，交易逐渐频繁，民间炒作极为火爆。尽管根据新疆畜牧科学院畜牧研究所的调查，仅塔里木盆地的刀郎羊的数量就达300多万只，所谓“物以稀为贵”是子虚乌有，但有业内人士认为，刀郎羊因个人喜好当作宠物来养，仍将是一个有良好发展前景的产业。

飞机停留需要下飞机吗篇5

经停是因为路线远，而且两地客源不充足，就停第三地，可以再次上下旅客，增加上客率。在经停的时间里，因为一会有第三地的.旅客上机，所以要再次打扫卫生，同时进行安全检查，上下餐食饮料等。一般经停时间在四十分钟到一个小时之间。

经过某地区再上旅客和货物，一般内陆30分钟，国际45分钟至一小时。内陆大部份都不落机，如落也只是头等舱才可落机，在候机室休息，国际45分钟至一小时的大部都可落机。在候机楼休息，经停就不需要下飞机，只是飞机加油或上下客的。如果航班号是一样的，那么就是经停。

活塞式飞机篇6

“涡轮天鹰”JT-A 2014年7月底，在奥什科什EAA展会上，赛斯纳公司发起“涡轮天鹰（Turbo Skyhawk）”JT-A柴油发动机改型项目。“涡轮天鹰”JT-A飞机配装大陆发动机公司的CD-155柴油发动机，相较于采用汽油活塞发动机的赛斯纳172而言，该机的性能有较大提升。最大航程达到1874千米（1012海里），比标准型赛斯纳172增大58%，最大速度达到243千米/小时，而同时耗油率比赛斯纳172降低25%。赛斯纳公司预计“涡轮天鹰”JT-A飞机2015年可以投放市场。目前CD-155发动机已经取得在赛斯纳172旧飞机上改装的EASA补充型号合格证。

P2010/P2012飞机 2014年7月，泰克南P2010四座单发活塞飞机取得EASA型号合格证。此外，P2012十座双发活塞飞机的研制也取得一定进展。2014年，泰克南公司完成P2012飞机的初步设计（包括风洞试验，地面和飞行载荷计算等），关键设计评审等工作。此外，泰克南公司还专门建设了P2012飞机生产厂房，预计2015年夏季投入使用。

“美洲豹” 2014年，Pipistrel公司的“美洲豹（Panthera）”高性能四座单发活塞飞机的研制工作也取得进展。为提高使用性能，Pipistrel公司决定更改“美洲豹”的发动机，从最初的莱康明IO-390发动机，改为IO-540-V发动机，该款发动机可以使用普通汽车汽油。当然，IO-540-V发动机对于“美洲豹”来说，功率过大，不过可以采用低功率设定的方式，使耗油率保持在较低的水平。此外，大功率发动机还可以使“美洲豹”获得较高的性能。

SR22/22T Perception 西锐公司推出的特殊任务型SR22/22TPerception飞机，主要用于执行航空勘测、航空摄影、管线巡视、地热勘测、空气取样、空中执法、搜救、全天候运输，VIP运输、交通执法、缉毒、教练等任务。西锐公司预计Perception飞机于2015年二季度通过FAA认证，现正接受订货。

M10 中国河南远景集团收购穆尼公司后，正在研制全新的M10飞机。M10为三座教练机/私人飞机，按照FAR23部设计，采用全复合材料结构。2014珠海航展上，穆尼公司展示了全尺寸样机，首次对全球发布全新的M10飞机，包括M10J和M10T。M10J和M10T为系列化产品，M10J为基本教练型，M10T为高性能型。M10飞机充分采用现代航空技术成果，具有精致的气动外形设计，美观、飘逸、灵动，极具现代感，同时又保留穆尼飞机的某些特征；座舱配置GarminG1000现代综合航电系统，GFC700自动驾驶仪，内饰系统设计参照跑车工业标准，充分保证操纵效率和乘坐舒适性，该机拥有宽敞的后座空间，可用作附加行李存放区。

SA-60V“阿若拉” 依托于中南大学的民营企业山河科技公司从无人机开始，通过智力引进的方式，将国外人才与国内团队结合，在不到10年的时间内，自主研制出SA-60L“阿若拉”轻型运动飞机，2012年4月，该机取得中国民航局型号设计批准书，2013年获得生产许可证，并正式开始批量交付。目前该机已经累计生产约20多架。从2013年下半年开始，山河科技公司正式启动SA-60V升级型飞机项目（CCAR23部正常类），目前该型飞机正在按照计划申请适航证、型号合格证及生产许可证书。

“锐翔”电动飞机辽宁通航研究院的“锐翔”锂电池电动双座飞机目前正处于取证试飞的后期阶段，即将取得适航型号合格证书。辽宁通航研究院用三、四年时间独立研制出有人电动飞机，应该说其发展道路还是成功的，值得研究和借鉴。但是，相较于国外成熟的常规动力两座轻型飞机，该款飞机的设计还略显粗糙，或者说有些不完善的地方。据悉，“锐翔”目前的产能为年产20架，远期可增大到年产50～100架。“锐翔”的用途主要包括：教练飞行，基本飞行训练，考取私人飞机驾照等；娱乐飞行，本场的运动飞行，景区的观光、旅游等；竞技用途，可进行留空时间、无动力滑翔时间、定点着陆等专项竞赛。

“小鹰”500 “小鹰”500飞机目前正在进行改进工作，包括换装国产综合航电系统，加装光电吊舱（特种任务型），内饰改进升级，引进先进喷漆技术，尾旋试飞等。在基本型/教练型基础上衍生发展巡逻型（护林防火）和军用型。此外，还在进行TC证转移，从中航工业-飞院转移到中航工业通飞公司。“小鹰”500的国内主要用户：中国民航飞行学院洛阳分院，海南亚太通航公司，北大荒通航公司，辽宁通飞通用航空有限公司，呼伦贝尔天鹰通航公司，中飞通航公司，河北中航通用航空有限公司，石家庄爱飞客航空俱乐部有限公司。国外用户有：老挝空军（2009年签订出口合同，2013年交付8架）。

活塞式飞机篇7

发动机燃烧室由气缸盖、气缸垫、气缸套及活塞构成。随着柴油机向高功率、高转速方向发展,柴油机燃烧室所受的机械负荷和热负荷不断增大,导致各结构件极易发生变形,从而影响发动机曲柄连杆机构的运动特性。活塞在燃气燃烧压力作用下,除增加活塞轴向机械作用力的同时,也使活塞的径向运动和摆动加剧,活塞周期性地与气缸壁产生敲击运动,极易引起发动机高频噪声和气缸套穴蚀[1,2]。有关活塞敲击运动的研究主要集中于活塞结构与活塞型线的设计及活塞运动数学模型的建立和分析方法[3,4]。研究中对活塞和气缸套结构变形与活塞敲击力的耦合关系考虑较少[5],因此有必要考虑活塞和气缸套结构变形影响,对活塞敲击运动特性进行研究,掌握高强化柴油机活塞敲击运动特性的同时,提高活塞敲击运动的分析精度。

本文中,以某V-8柴油机燃烧室为研究对象,缸径132mm,标定转速为2 200r/min,标定功率为500kW。充分考虑活塞和气缸套结构变形影响,计算其在标定工况下的活塞敲击运动,分析活塞和气缸套结构变形对活塞敲击运动的影响,为高强化柴油机燃烧室的结构及工况参数设计提供理论依据和重要的数据参考。

1 活塞体力学模型与分析流程

1.1 活塞体力学方程

内燃机工作时,活塞在燃烧室气体压力的作用下沿活塞轴线方向往复运动,同时在垂直于活塞销平面内还做微小的径向运动和摆动。图1为活塞动态受力分析模型。根据动态载荷平衡原则,建立活塞与缸套系统分析坐标系。其中,X轴为活塞往复运动方向;Y轴与X轴和活塞销轴垂直并通过其中心线,方向指向副推力侧。由此可建立活塞动力学方程,如式(1)~式(3)所示。

X方向:

Y方向:

绕销轴转动方向:

式中,Fgas为燃气最高燃烧压力;Frx和Fry为当量活塞环对活塞的法向和切向作用力;Fcx和Fcy为活塞受到的缸套的法向和切向作用力;FP为活塞销上的载荷;Frod为连杆小头处附加载荷;mc为活塞质量;Fgc为活塞的重力;Θc为活塞绕活塞销轴转动惯量;为活塞运动X向加速度;为活塞运动Y向加速度;为角加速度;Mc为侧向力引起的活塞体绕销轴扭矩;Mgc为质量引起的活塞体绕销轴扭矩;Mr为活塞环作用力引起的活塞体扭矩;Mpc为活塞销处的摩擦力矩;β为发动机曲轴转角。

1.2 活塞敲击运动分析流程

活塞敲击运动除受发动机转速、负荷影响外还与活塞、气缸套和活塞环的结构有关,活塞及缸套的工作变形使发动机配缸间隙发生变化,进而改变活塞的运动的规律。考虑活塞与缸套的工作变形,对活塞敲击运动特性进行细致分析,是对掌握活塞运动规律的必要补充。具体分析流程如图2所示。

2 燃烧室系统结构件温度场计算

2.1 冷却水套壁面热边界条件

发动机采用整体式冷却方式,冷却液通过冷却水泵流入缸体水套,经由气缸垫上水孔进入缸盖水套,最终经缸盖水套的出水口汇集到出水口流出发动机,完成冷却循环。根据发动机工作时冷却系统工作状况,应用AVL-Fire流体分析软件应用k-ε湍流模型计算冷却水与壁面的对流换热边界条件。冷却水套入口温度为85℃,入口流量为4.1kg/s,出口边界条件为压力出口,压力梯度量为0。缸盖壁面温度为120℃,缸体壁面温度为100℃。图3为发动机标定工况下水套传热系数分布云图。应用MPC多点约束方法将计算得到的气缸盖和气缸体的壁面温度和传热系数结果耦合于气缸盖和气缸套与冷却水套接触的表面中,作为传热分析的计算边界条件,分别对气缸盖和气缸套的温度场进行计算。

2.2 燃烧室壁面热边界条件

采用GT-Power发动机性能仿真软件模拟发动机标定工况工作过程,获得燃烧室内燃气的瞬时温度和燃气的瞬时传热系数如图4所示。

由于发动机每个工作循环中的燃气与燃烧室壁面的热交换量是恒定的,因此根据标定工况下一个工作循环燃烧室内燃气状态,利用式(4)和式(5)可计算得到燃烧室内燃气的加权平均温度Tgm和等效传热系数hgm。

式中,θ为发动机曲轴转角;hg为缸内燃气瞬时传热系数;Tg为缸内燃气瞬时燃气温度。根据半经验公式(6),计算活塞顶面不同半径位置的传热系数。

式中,Rr为换热壁面到燃烧室中心轴线的径向距离;L为活塞中心到表面最大传热系数位置的距离,通常取燃烧室喉口的半径长度;C0为常数,C0=7.82×10-4。

活塞和缸套热边界区域划分如图5所示。各部分热边界条件根据经验及参考相关机型进行确定[6,7]。图5中燃烧室各结构件换热边界条件见表1。

2.3 燃烧室结构件温度场计算结果

将流-固耦合计算得到的边界条件分别耦合作用于气缸盖和气缸套上进行温度场分析,由于活塞在运动中,活塞顶岸与燃烧室内高温燃气接触,活塞环岸及裙部均通过润滑油膜与缸套接触,活塞与缸套间接触关系较为复杂,很难准确获得气缸套的边界条件,因此在计算气缸套温度场时,将气缸套与活塞组件作为整体进行耦合传热分析,以得到较为精确的温度场结果。气缸盖和气缸套及活塞的温度场如图6和图7所示。

由气缸盖温度场可以看出,气缸盖火力面温度分布不均匀,火力面排气侧盖温度较高,高温区域出现在排气门之间的鼻梁区,最高温度为470℃。由气缸套与活塞耦合温度场可知,气缸套温度整体分布不均,气缸套上缘区域温度较高,缸套中部因为有冷却水的传热作用,温度有所下降。气缸套的最高温度为260℃。气缸套中部和下部受燃气影响较小,加之冷却水套的强制冷却作用,缸套的外壁面温度较低。活塞燃烧室为!型燃烧室,采用振荡冷却,活塞最高温度为322℃,出现在活塞喉口处,活塞火力岸区整体温度较高,受冷却油腔的影响,第一环岸处温度为200℃。

2.4 气缸盖火力面温度场测试

图8为发动机标定工况下燃烧室气缸盖火力面温度测点的分布位置。各点温度测试结果见表2。由温度测试结果可看出,气缸盖温度计算结果比较接近温度场实际测试值,说明燃烧室的计算边界条件较为准确,进而保证了活塞和气缸套的变形计算结果具有较高的可靠性。

3 气缸套和活塞结构件变形计算

3.1 气缸套热机耦合变形计算

气缸套是燃烧室重要组成构件,并直接与活塞接触,气缸套内孔与活塞之间配合关系直接影响活塞的运动特性,因此应准确分析气缸套的工作变形以提高活塞敲击运动的分析精度。

3.1.1 燃烧室有限元模型

选取发动机中部气缸燃烧室作为研究对象建立实体模型。机体、气缸套、气缸垫采用六面体单元进网格划分,气缸盖由于结构复杂,采用结构适应性好的二阶四面体单元进行网格进行划分,缸盖螺栓采用梁单元模拟,有限元模型共有203 935个单元,300 555个节点,如图9所示。

3.1.2 计算边界条件

柴油机最高燃烧压力为18MPa,计算中在气缸盖火力面均匀施加最高燃烧压力,气门座圈处施加气门落座载荷,缸盖螺栓预紧载荷为84 567N,气缸盖温度场计算结果作为“体力”耦合作用于计算模型中。燃烧室系统各组成构件在缸盖螺栓预紧力的作用下相互接触,计算中重点考虑缸盖-气缸垫、气缸垫-气缸套、气缸垫-机体及气缸套-机体处的接触关系,以提高求解精度。

3.1.3 气缸套变形结果

缸套受活塞侧向力的作用,在缸套主推力侧(TS)和副推力侧(ATS)变形最为显著,其中缸套上背离曲轴旋转方向的主推力侧与曲轴旋转方向相同的副推力侧在热-机耦合工况下的变形曲线如图10所示。由缸套纵向变形曲线可以看出,纵向形线变形并不均匀:由于受缸盖螺栓预紧力和机体支撑结构的影响,缸套上端处存在明显收缩变形,最大收缩量为49.7μm;缸口及缸套凸肩下方圆周方向出现膨胀变形,最大变形量为39.1μm;气缸套中部及下端受预紧载荷影响较小,纵向变形较为平缓;气缸套底端出现收缩变形,收缩量为18.4μm。

3.2 活塞热变形计算

图11为活塞径向热变形及主推力侧和副推力侧的型线变形曲线。由于活塞顶部火力面及活塞顶岸温度较高,活塞裙部温度较低,结构温度梯度较为明显,因此活塞径向变形呈现上大下小的趋势。

4 活塞敲击运动分析

4.1 活塞敲击运动分析模型建立

应用AVL-Excite仿真计算平台建立缸套-活塞系统动力学分析模型。由于活塞敲击运动在发动机主推力侧和副推力侧运动特征最为明显,因此在活塞主推力侧和副推力侧所构成的平面中包括活塞、缸套、连杆、活塞销、活塞环组建立分析模型,如图12所示。模型中各主要结构件参数见表3。

在分析活塞运动过程中忽略由于发动机曲轴转速波动所带来的影响,活塞由于外载荷的变化引起的径向变形由径向刚度来表达。活塞与缸套及连杆轴承处的摩擦系数由于与构建间的相对运动速度有关,因此采用Stribeck摩擦函数来确定。

4.2 活塞敲击运动特性分析

活塞在气缸内沿气缸中心线的往复运动,在气体压力及往复惯性力的作用下产生沿径向运动和绕活塞销轴的转动,产生敲缸现象。标定工况下燃气最高燃烧压力曲线如图13所示。借助所建活塞动力学模型,计算获得不考虑活塞和气缸套结构变形和考虑活塞和气缸套结构变形情况下的活塞运动特性,以此来分析活塞和气缸套结构变形对活塞运动特性的影响。

4.2.1 活塞运动特性分析

图14为活塞运动过程中径向位移和加速度曲线及活塞绕销轴的转动角度和角加速度曲线。从活塞径向位移曲线可以看出,活塞运动过程中出现多次换向,两种计算条件下活塞换向所对应的曲轴转角时刻相同。不考虑活塞和气缸套结构变形时,活塞径向位移峰值点相对于考虑燃烧室结构变形时位移量大,在曲轴转角为-90°~90°范围内,活塞从气缸套副推力侧向主推力侧方向移动,活塞径向移动范围为130~-161μm,活塞径向加速度在曲轴转角为8°左右时达到最大,为7 828m/s2;而考虑活塞和气缸套结构变形时,活塞径向移动范围为71~-102μm,活塞径向加速度在曲轴转角为8°左右时达到最大,为5 945m/s2,其中负号表示与正方向相反。

从活塞换向过程中转动角度曲线可以看出,考虑活塞和气缸套结构变形并不影响活塞转动角度和角加速度峰值出现时刻相同,活塞转动角度曲线数值波动明显,活塞在上止点附近由于燃烧室内燃气最高燃烧压力的作用,活塞产生剧烈换向运动,角加速度在曲轴转角为8°附近达到最大,在不考虑活塞和气缸套结构变形时,活塞角加速度为-122 858rad/s2,对应角活塞转角为0.002 6rad,考虑活塞和气缸套结构变形时,活塞角加速度为-78 869rad/s2,对应活塞转角为0.001 3rad。

图15为活塞敲击能量曲线。活塞在换向过程中,活塞敲击能曲线出现峰值,对气缸套产生剧烈冲击,其中在上止点附近活塞敲击能量最大,不考虑活塞和气缸套结构变形时活塞敲击能为0.52N·m,考虑活塞和气缸套结构变形时活塞敲击能为0.257N·m,表明活塞和气缸套结构变形使活塞对气缸套冲击剧烈程度相对降低,活塞敲击动能减少50.6%。所以,在活塞敲击运动分析中,有必要考虑活塞和气缸套的结构变形。

4.2.2 活塞侧推力

图16为发动机工作过程中活塞侧推力曲线。由于计算中考虑了活塞与缸套之间的油膜润滑作用及活塞热变形、缸套热变形和预紧变形的影响,所以计算获得的活塞侧推力峰值比没有考虑活塞和气缸套变形时偏小,但峰值对应的曲轴转角时刻基本相同。在发动机整个工作循环内,对应于曲轴转角为0°、180°、360°时刻,活塞侧推力曲线上出现明显的活塞冲击载荷,出现活塞敲击缸套现象。在曲轴转角为-90°~90°范围内,活塞从气缸套副推力侧向主推力侧方向移动,没有考虑活塞和气缸套结构变形时主推力侧活塞侧推力最大值为23 468N,考虑活塞和气缸套结构变形时主推力侧活塞侧推力最大值为21 933N,即活塞和气缸套结构变形使活塞侧推力峰值下降了19.3%。

4.2.3 活塞动态敲击力

在发动机工作过程中,活塞敲击力与活塞侧推力共同构成活塞与缸套间的接触载荷,活塞敲击力是发动机高频振动噪声的重要影响因素。由于缸内燃气最高燃烧压力的作用,活塞由气缸套副推力侧向主推力侧方向移动换向过程中,产生敲击缸套现象。

图17为活塞敲击力曲线可知,不考虑活塞和气缸套结构变形时,活塞敲击力曲线峰值出现较多,在活塞换向时峰值更为明显。在做功行程中,受燃气最高燃烧压力的影响,活塞上止点处活塞敲击力峰值较为突出,不考虑活塞和气缸套结构变形时活塞敲击力峰值为17 574.5N,考虑活塞和气缸套变形时活塞敲击力峰值为14 174.4N。在曲轴转角为360°附近,两种计算条件下活塞敲击力的峰值分别为-13 272.5N和-3 897.8N,活塞和气缸套结构变形使活塞敲击力的计算结果在两个考察点分别降低了19.3%和70.6%。

综上所述,活塞和气缸套结构变形对活塞运动特性计算结果有较大的影响。考虑活塞和气缸套结构变形后,活塞侧推力峰值有所降低,活塞敲击运动出现的频率有所下降,但在活塞运动上、下止点附近依然存在活塞敲击运动,但活塞敲击力幅值计算结果相比不考虑活塞和气缸套结构变形时有所降低。

5 结论

(1)采用多场耦合计算方法,可较全面地获得活塞和气缸套结构变形,为活塞敲击运动特性分析提供较为准确的计算边界条件。

(2)对于所研机型活塞和气缸套结构变形使活塞敲击动能下降了50.6%,侧推力峰值计算结果降低了19.3%,活塞敲击力幅值在做功行程和压缩行程上止点处分别下降了19.3%和70.6%,活塞敲击运动倾向有所降低。

(3)对于本机,在活塞运动上止点位置处活塞敲击运动特征较为显著,此时活塞敲击力达到最大值,活塞具有较高的敲击动能。

参考文献

[1]EDARA R.Reciprocating engine piston secondary motionliterature review[C]//SAE Paper.[S.I.],2008,2008-01-1045.

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[3]TAN Y C,RIPIN Z M.Analysis of piston secondary motion[J].Journal of Sound and Vibration,2013,332(20):5162-5176.

[4]PATEL P,MOURELATOS Z,SHAH P.A comprehensive method for piston secondary dynamics and piston bore contact[C]//SAE Paper.[S.l.],2007,2007-01-1294.

[5]郭磊,郝志勇,张鹏伟,等.活塞动力学二阶运动的仿真方法与试验研究[J].内燃机工程,2009,30(6):41-47.GUO L,HAO Z Y,ZHANG P W,et al.Simulation and experimental research on piston secondary motion[J].Chinese Internal Combustion Engine Engineering,2009,30(6):41-47.

[6]李迎,俞小莉,陈红岩,等.发动机冷却系统流固耦合稳态传热三维数值仿真[J].内燃机学报,2007,25(3):252-257.LI Y,YU X L,CHEN H Y,et al.3-D simulation of steady heat transfer of fluid-solid coupled system in engine coolant system[J].Transaction of CSICE,2007,25(3):252-257.

活塞式飞机篇8

而当今的农民, 他们与各阶层人民大众一样, 共同在圆着一个“中国梦”, 其中就有他们的“飞天梦”:自己有着飞机, 自己驾着飞机, 自己使唤着飞机。多少年来, 农民朋友敢想、敢试、敢做, 他们有的试着自己“造飞机”, 屡经失败而百折不回;有的出手租赁“用飞机”, 为自己拥有而试探前景;有的则大度出资“买飞机”, 以身试“机”, 尝尝拥有飞机的“新感觉”……他们想着法儿, 要将这“天上飞”拉进“大农机”行列里来, 好让飞机也成为“农资商品之尊”“农机排行老大”!

水乡原野“大蜻蜓”

公元2013年7月18日, 是苏南水乡溧阳市别桥镇一带农民欢天喜地的快乐日子, 民间习俗称这“十八 (18) ”是“好日、发日、吉日、祥日、喜日”, 坊间人们都爱挑选这样的日子办大事、做喜事。

江苏溧阳市别桥镇种粮大户王海斌家就选定在这一天里, 迎来了一个“天大的好事、喜事”!他自费出资120万元, 购置的两架无人驾驶农用直升机今日到货进库!

这四十开外的王海斌, 是四乡八邻名闻遐迩的种田大户, 他家2013年光是种植水稻就有246.7hm2, 可谓是常州市“大名鼎鼎”的种粮大户之一。前几年, 他又组织成立了农机合作社, 拥有耕翻机、开沟机、收割机、大中型拖拉机、插秧机、农用运输车等品系农机数百台套。他的农机合作社很快声名远播, 村寨尽知, 家喻户晓。

随着生产经营服务范围的扩大, 作业地域的宽泛延伸, 产业结构的变革演化, 农机化对于他和他们的合作社显得越发重要。为了提高植保效率和种植经营效益, 提升农事作业技术要求, 他作出了“买飞机植保种田”的大胆决定, 专项投资120万元, 购置了两架农用直升机, 以此壮大自家的农机大军队伍!

选定机型、选定吉日, 两架银燕进了农机合作社的“机库”。乡亲们看着这蜻蜓似的直升机异常新奇, 诙谐地称呼直升机是农机种田植保的“大蜻蜓”。王海斌告诉大伙儿说:“这款农用直升机喷施农药效率可达到16.7 hm2/h, 不仅节省人工, 且喷药均匀、效果好。”

“无人机”喷治承包田

46岁的王守明, 是安徽一个地地道道的农民, 一辈子从事农业工作, 因为自己的努力, 他把农业越做越大, 甚至开了农业公司。然而, 承包了700 hm2农田后, 喷洒农药成了他头疼的大事, 速度慢不说, 农药对作业人员的身体危害极大, 很可能发生中毒而危及生命安全。

“从耕种、机插到机收, 我们均已实现了机械化。如果植保也能实现机械化作业, 那么我们耕种的700 hm2土地, 再也不会因人手不够而紧张, 不会因耗时过长而担忧, 不会因人工打农药危害大而焦虑了。”王守明说。

700 hm2的农田, 如果仍沿用传统的植保方式, 不仅费时费力, 而且还会给喷洒农药的作业人员带来不小的危害, 还可能会因中毒而引发生命危险。如果遇到庄稼大面积病虫害, 这种植保方式是很难在时间短、人手少的情况下及时控制住病虫害疫情;因此, 喷洒农药成了王守明遇到的最大难题。于是, 他花几十万元买了3架直升机用于专业喷洒农药。他买的农用无人直升机虽然个头不大, 但可喷洒农田3~4 hm2/h, 其工作量相当于10个人连续工作3 h的工作量, 可谓省时又省力, 且这种完全由无线电遥控作业的农用无人直升机, 根本不必为喷洒农药而担忧作业人员会发生中毒而诱发生命危险。

他, 成为安徽省购买农用无人直升机喷洒农药“第一人”。

王守明的直升机盘旋在绿油油的稻田上空, 正在喷药治虫

手掌心把玩“直升机”

江苏省盐城市滨海县陈涛镇的农民朱新东, 自费投资20万元, 选购了一架遥控农用直升机, 专门为自家田地与四乡八邻乡亲们的庄稼地喷施农药防控虫害, 可受村民们欢迎哩!

小朱买的这架直升机长约2 m, 采用手持遥控程序操作, 喷药作业效率可高达8 hm2/h。

这架被朱新东把玩于手掌心的直升机, 成为当地农机化阵地一道亮丽的风景

飞机成为“大农机”

“过去那些连想都不敢想的事, 咱现在不但敢想、敢说, 更敢做!农民买飞机、开飞机、用飞机, 使唤飞机就像使唤收割机、拖拉机、运输车似的, 爱咋拨弄就咋拨弄, 让‘天上飞’乖乖到咱们的农机库里来‘入伍’, 为三农服务作贡献!”当代新农民的话语里洋溢着豪气与自信!

银燕“飞入”农机群, 并非飞机“掉价”“下嫁”。随着更多飞行器参与三农、服务三农、奉献三农, 恰恰就是飞机制造业接地气、添元气、增活力的可贵之举。而随着飞机参与农机化服务, 又给农机业带来新的机遇与挑战, 由此, “天上”“地面”互通有无, 取长补短, 正是我国农机化发展的重要路径!可以乐观地预言:随着农村产业结构的不断调整、调好、调优, 农村土地的健康良性流转, 农业科技的日新月异, 以及农作模式的升级换代, 类似“飞机”变“农机”、“大飞机”开进村头农机库里, 就是一种“大农机”的愿景而绝非“远景”, 且就在眼下大农资、大农机日渐更新的时代潮里!

活塞式飞机篇9

秀尔特公司经过多年的研究应用,以水基产品取代煤油或乳化油在汽车配件行业进行的切削、磨削与清洗加工使各行各业节约能源、改善工作环境、提高产品品质、大幅度降低成本。

(一)在缸套加工外圆粗车、精磨和内孔珩磨与后清洗方面

1、技术特性:

冷却系数低、加工误差小、工件返修率为零;操作简便、循环追加使用寿命长,不易变质、性质稳定。

2、适应性强:

国产和进口珩磨机对薄壁、厚壁缸套、缸体进行单进给、双进给、粗磨、半精磨、精磨、拉网、平峰工序均适用;南方、北方不同潮湿环境条件下均可满足防锈要求。

3、效果明显:

工件表面光洁清亮、不吸尘、易清洗;无异味、对皮肤无刺激,不腐蚀机床;杜绝火灾隐患。

自2005年以来,该项目受到了缸套加工企业有识之士的支持与配合,中原内配、金刚集团、湖南鑫源、广东肇庆、云南云马、甘肃正邦、山东银河等七十余家率先应用,取得了圆满的成功。

(二)在活塞外圆和环槽切削加工与清洗增亮方面

1、技术特性:

加工精度高,表面光亮度高,易清洗、工序间活塞存放不生白斑。清洗-增亮一次完成。

2、适应性强:

普通机床、数控机床、加工中心对铝活塞的外圆、环槽、滚压孔加工精度均符合指标要求。适合手工、超声波清洗。

3、效果明显:

环槽加工亮度清晰,缓蚀防锈,明显提高产品品质,综合加工成本低。

自2004年以来,中原活塞、温州华联、安徽华祥、安徽恒泰、广东东源依苏米、福州泰维克无锡华星机电、沧州力源等五十多家率先应用,率先节能降耗改善工作环境。

(三)在活塞环端面磨削和外圆珩磨与清洗方面

1、技术特性:

冷却、润滑性能好,工件表面清洁光亮,加工精度控制准确;工序间防锈性能稳定。循环追加使用不变质。

2、适应性强:

适合成型磨、梯形磨、双端面磨床对普通灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁、钢制活塞环端面的磨削;以循环方式取代传统的浇注给液方式进行外圆粗珩和精珩,加工更加简便。

3、效果明显:

与油相比,工件表面亮度好;配合水基温控清洗装置操作简单,一人多机,提高工作效率。无异味、对皮肤无刺激、不腐蚀机床;杜绝火灾隐患,清洁操作,改善工作环境。

自2006年以来,郑州大元活塞环、襄樊恒星活塞环、金刚集团、广西容县金丰活塞环、山东恒园活塞环、湖南醴陵波音活塞环、科汇活塞环、无锡安尔达活塞环、温州万宏集团集力活塞环、广东万里风活塞环、邯郸高科活塞环、武汉竹叶山活塞环、任县方明配件厂、新河县南渡口活塞环等单位率先与秀尔特公司通力合作,使以水代油进行活塞环加工取得了圆满的成功。

二、水基产品应用研究经验点滴

深刻解读用户需要是秀尔特公司不懈的追求;为用户降低成本,节能环保是秀尔特人永恒的价值观。

总结十五年来研究开发水基加工缸套、活塞、活塞环产品的艰辛经历,实践证明:用好水基加工产品,不可忽视的有以下两个方面:

第一方面:

秀尔特水基加工与清洗产品的“核心技术关键点”无论在北方还是南方都是能够为应用单位降低成本、提高工作效率的。这其中,应用单位必须重视和客观面对的问题是--必须遵循“产品应用支撑点”(应用操作工艺),正确地根据水基加工产品的特性接受专业人员的应用指导才会节能降耗、大幅度降低成本,达到改善工作条件、提高工作效率的目的。

第二方面:

农用车发动机活塞及活塞环失效分析篇10

一、活塞失效的原因分析

造成活塞失效的原因很多, 有直接原因也有间接原因。现将常见的活塞失效原因分析如下:

1. 不正常燃烧引起的活塞失效

在怠速下火焰前方通过发动机燃烧室的时间非常短暂。在开大油门高速运转时, 火焰的传播速度可以快3倍。为了使活塞顶部所受的向下力达到均匀, 控制燃烧速度是很重要的。燃烧不正常时, 油气混合物不是燃烧得太快 (爆燃) , 就是油气混合物开始燃烧时间不当 (早燃) 。这样导致压力突然上升、过热、功率下降、发动机运转不稳, 还可能使气缸垫、气门、活塞和活塞环等受到损坏。

爆燃或早燃常会把活塞顶烧穿。有时烧损发生在活塞顶部边缘, 并向下延伸到活塞环槽上。多数农机操作者认为早燃一般会烧坏活塞, 而爆燃会使活塞损坏。爆燃时火焰前方的传播速度常常达到超音速, 大约900 m/s, 这将导致燃烧室内强烈爆炸。当燃烧室的壁面振动时, 可听见“乒乒”声。

积碳引起自动着火是使用含有高浓度金属添加剂燃油的发动机中常见的异常燃烧现象。当油耗高时, 活塞项和燃烧室壁上会形成看起来像是黄褐色小谷粒的积碳, 这些积碳开始无焰燃烧并引起失控早燃, 而且会导致表面引燃的发生周期越来越早。使用低灰分或无灰分的燃油可以防止早燃。

2. 因缺少润滑油引起的活塞划伤

有些活塞的裙部受力面存在划伤是容许的。但是, 如果活塞销的侧面有划伤, 即表明活塞由于缺少正常润滑而引起过热, 应更换活塞。

活塞划伤常常是由于使用了与主机温度不相适应的发动机机油所造成的。另一个造成活塞划伤的因素是连杆喷油孔堵塞。

3. 因活塞丧失椭圆作用而造成的活塞划伤

如果活塞销配合过紧, 当活塞膨胀时便不能沿着销轴向外移动, 结果活塞裙部表面膨胀。当缸筒壁所受的压力、摩擦作用过大而发热时, 会使活塞的接触面被划伤, 或者使缸筒壁磨损。有时活塞裙部微量变形会变成永久变形, 结果使活塞松动和窜油。

4. 因活塞销间隙不够而造成的活塞破裂

活塞销装得太紧或咬住时, 常会使活塞销孔座开裂, 造成活塞破裂。

5. 因活塞销漂移而造成的活塞失效

在全浮式销轴型活塞上, 锁环有时会被销轴压出活塞, 造成销孔边缘破裂和活塞损坏。将活塞和连杆总成精确地对中, 通常可防止这种故障发生。活塞上的销轴与连杆小端孔保持合适的压配合是绝对必要的。否则, 活塞销可能会松动而相对于缸筒漂移。

6. 活塞过热