康明斯柴油發電機組活塞環的作用及功能
康明斯柴油發電機組活塞環按作用分為氣環和油環,它的功能有:一是可控制機油;二是具有支承作用;三是具有傳熱作用;四是能保持氣密性。
一、控制機油
活塞環是在高負荷下和高溫氣氛中沿缸壁來回滑動的。為了更好地發揮其功能,既要有少量的機油潤滑汽缸和活塞,又必然適當地刮掉附著在缸壁上多余的機油,防止其上竄以保持機油消耗量適中。為了控制機油上竄,一般都將活塞上第二道氣環外圓制成錐面。錐面環既能在活塞上行時的滑動面上布下油膜,又能在活塞環下行時有效的刮去缸壁下端多余機油,真可謂一舉兩得。這種環的特點僅在于其接觸壓力高,而且由于上下刮片能夠分別動作,即使對于正圓爌較差的汽缸來說,也具有良好的適應性。更重要的是每個刮片不僅與汽缸之間的滑動成處保持密封,而且也在環槽的上下兩端之間,保持對機油的氣密作用,因此封油效果極佳。
二、支承作用
活塞因受氣體壓力而作往復運動,這種往復運動通過曲軸變為旋轉運動,所以活塞環承受著側推分力。因此,活塞環填補了活塞與汽缸之間的間隙,并經常與缸壁接觸而作滑動運動。它不僅防止了竄氣,控制機油,而且還防止活塞與缸壁的強烈接觸。亦高壓氣體達到環的背隙中,其壓力把活塞環外圓壓向汽缸內壁,使活塞保持浮動狀態。可以認為,這時活塞環與環槽必須留有合適的側隙和背隙。一般情況下,背隙的作用有兩個:第一在于防止因活塞環和活塞的膨脹而使環粘著在不槽中;第二在于提高活塞環滑動面的接觸壓力。起到了防止活塞與缸壁強烈接觸的作用。
三、傳熱作用
內燃機活塞是在每次爆發的高溫高壓氣體的作用下工作的。因此,如果不及時地將活塞頂部的熱量散發出去并冷卻之,那么活塞上部就會嚴重過熱。其結果是,由于活塞不正常膨脹而刮傷,同時由于硬度降低而使活塞早期磨損,由于機油變質而引起粘環,由于活塞頂和活塞銷座處強度降低而損壞等等。這些都對發動機的正常工作帶來致命的危險。由此可見,活塞環的作用包含了將燃燒氣體造成的活塞高溫傳給缸體,即對活塞起到冷卻作用。據有關資料介紹,活塞頂部大氣層受熱量中有70%-80%是通過活塞傳給缸壁而散掉的。
四、保持氣密性
活塞環是所有發動機零件中唯一作三個方向運動的零件。同時也是使用條件中最為苛刻的零件。發動機燃燒室在爆炸的瞬間,燃氣溫度可達到2000℃-2500℃,其爆發壓力平均達到50kg/cm平方,活塞頭部的溫度一般不低于200℃。活塞是作往復運動的,其速度和負荷都很大。因此活塞環是工作在高溫、高壓條件下的。尤其是第一道氣環,承受的溫度最高,潤滑條件也最差,為了保證它具有和其它幾道環相同或更高的耐用性,常常將第一道氣環,的工作表面進行多孔鍍鉻處理。多孔鍍鉻層硬度高,并能貯存少量的潤滑,以改善潤滑條件,使環的壽命提高2-3倍。倘若由于多種原因引起汽缸的密封不良時,會引起壓縮壓力下降和燃燒氣體的竄漏,高壓高溫氣體將穿過缸壁與活塞環之間的微小空隙,由此而引起的故障是破壞了活塞環與缸壁之間的所必需的油膜,以致形成了金屬之間直接接觸的干磨擦狀態,從而導致了因干磨擦而燒傷的拉傷活塞、活塞環和汽缸,使發動機產生異常磨損。泄漏的高溫氣體竄入曲軸箱使機油變質和產生硬質油泥,使活塞環發生粘著等故障。
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