康明斯柴油發(fā)電機(jī)組活塞的作用、結(jié)構(gòu)與工作過程
柴油發(fā)電機(jī)組的活塞作用是與汽缸、汽缸蓋組成燃燒室，并通過活塞銷和連桿向曲軸傳遞機(jī)械能。活塞頂部是燃燒室的組成部分，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，其頂部直接承受5880、8820kpa（增壓柴油機(jī)為7840～11760kpa）爆發(fā)壓力和瞬時(shí)高溫的作用，頂部最高溫度達(dá)300、400℃，整個(gè)活塞溫度分布又極不均勻，并進(jìn)行不等速的高速直線往復(fù)運(yùn)動，這就要求活塞有高的強(qiáng)度、小的熱膨脹系數(shù)、良好的耐磨性和耐腐蝕性，好的導(dǎo)熱性及重量要輕。
圖1 活塞結(jié)構(gòu)組成圖
圖1所示為活塞結(jié)構(gòu)剖視圖，活塞主要由活塞頂、活塞裙部、活塞銷座和活塞環(huán)槽四部分組成。活塞頂部是燃燒室的組成部分，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時(shí)，它要直接承受氣體的高溫、高壓。汽油發(fā)動機(jī)活塞頂一般采用平頂，其優(yōu)點(diǎn)是制造簡單，吸熱面積小。有些發(fā)動機(jī)為了改善燃燒室狀態(tài)，以利于混合氣燃燒而采用凹頂或凸頂?shù)幕钊?br>柴油發(fā)電機(jī)的活塞頂部通常設(shè)有各種各樣的凹坑，凹坑是為改變?nèi)紵业男螤疃O(shè)置的，使可燃混合氣的形成更有利，燃燒過程更加完善。對強(qiáng)載度較高的活塞，頭部要有冷卻油道，以降低溫度。康明斯nt系列柴油發(fā)電機(jī)活塞頭部上面切有三道安裝密封環(huán)（氣環(huán)）的槽，如圖2所示，下面一道槽用以安裝刮油環(huán)（油環(huán)）的槽，油環(huán)槽的底面鉆有許多小孔，以便使刮油從缸壁上刮下的多余潤滑油經(jīng)小孔流回下曲軸箱。活塞裙部用來引導(dǎo)活塞在汽缸內(nèi)作直線運(yùn)動，并把連桿的側(cè)向力傳給汽缸壁，因此，應(yīng)有足夠的承壓面積。活塞裙部還有活塞銷座，將氣體作用力經(jīng)活塞銷傳給連桿。
圖2 活塞與活塞環(huán)組件圖
由于柴油發(fā)電機(jī)汽缸中壓力很大，故其活塞裙部不開切槽，只是將活塞做成錐形，并在裙部做出較大的橢圓度，因此，它的活塞與汽缸壁的裝配間隙比汽油機(jī)大。為了保證柴油發(fā)電機(jī)壓縮終了有足夠的壓力和溫度，則要求有更好的密封性，因此，柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)具有更多的密封環(huán)和刮油環(huán)。在使用過程中，由于磨損，活塞與缸之間的間隙逐漸增大，若間隙大于0．5m時(shí)，需要搪修汽缸，然后按汽缸尺寸選配適當(dāng)尺寸的活塞，恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)間隙。汽缸按原來尺寸加大0．25mm作為修理尺寸，活塞也應(yīng)有相應(yīng)的選配尺寸，以保證其密封性。應(yīng)當(dāng)指出，在裝配活塞時(shí)，應(yīng)注意活塞頂部刻印的各種記號，以保證柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的平衡。
從活塞的工作情況來看，活塞直接承受著高溫、高壓，并且氣體壓力、慣性力是呈周期變化的，因此活塞的不同部分會受到交變的拉伸、壓縮或彎曲載荷，同時(shí)由于活塞各部分的溫度極不均勻，活塞內(nèi)部很容易因?yàn)榕蛎洝⑹湛s不均勻而導(dǎo)致開裂。因此，要求活塞除了具有足夠的強(qiáng)度和盡可能輕的質(zhì)量外，還要求其熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好且耐磨。為了滿足上述要求，現(xiàn)代發(fā)動機(jī)普遍采用鋁合金材料的活塞。

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