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怠速控制系统

2017-10-20 27页 doc 179KB 6阅读

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怠速控制系统怠速控制系统 目录 摘 要......................................................................................... - 2 - Abstract .......................................................................................... - 3 - 1. 概 述 .............................................
怠速控制系统
怠速控制系统 目录 摘 要......................................................................................... - 2 - Abstract .......................................................................................... - 3 - 1. 概 述 .......................................................................................... 4 1.1论文主要内容................................................................................................... 4 2.活塞连杆组结构与作用 ............................................................ 4 2.1活塞的作用与组成........................................................................................... 5 2.3 活塞与气缸的配合间隙:.............................................................................. 6 2.3.1侧压力..................................................................................................... 7 2.3.2活塞销座孔............................................................................................. 7 3.活塞环.............................................................................................. 8 3.1 气环.................................................................................................................. 8 3.1.1气环的密封原理............................................................................................ 8 3.2 油环.................................................................................................................. 9 4.活塞销............................................................................................ 10 4.1活塞销的作用................................................................................................. 10 5.连杆 ............................................................................................... 10 5.1连杆的作用:................................................................................................. 10 5.2连杆的构成..................................................................................................... 11 5.2.1 连杆的分类.......................................................................................... 11 6.活塞变形规律及对策 ..................................................................... 12 6.1活塞朝前记号................................................................................................. 12 7.轴瓦行业研究 ......................................................................... 13 7.1轴瓦................................................................................................................. 13 7.1.1汽车轴瓦的使用寿命........................................................................... 14 7.2 国内外轴瓦行业现状.................................................................................... 14 7.2.1国内轴瓦行业生产企业数量............................................................... 14 7.2.2国内轴瓦行业企业的规模(总产量/金额) ........................................... 15 7.2.3轴瓦行业的上下游产业链构成........................................................... 15 7.2.4国外市场............................................................................................... 15 7.3 国内外轴瓦比较............................................................................................ 15 8.活塞的运动 .................................................................................... 15 8.1 发动机活塞工作原理.................................................................................... 15 I 8.2多缸四行程发动机活塞的工作顺序............................................................. 16 总结 .................................................................................................. 17 参考文献........................................................................................... 18 致谢 .................................................................................................. 19 II 摘 要 活塞连杆组是汽车发动机的重要组成部分,本文对活塞连杆组的组成,工作过程,以及作用等作了一些简单的叙述,让我们更深一步的了解了活塞连杆组的结构以及工作原理。为了满足现代发动机工作性能的要求,发动机对活塞的要求也越来越高,系统要求活塞要耐热,耐磨,耐高压,要能够在恶劣的环境下工作,另外,还了活塞与气缸的装配间隙,分析了如何使活塞不卡死在气缸内,影响发动机的正常工作。 关键词:活塞连杆组的作用,活塞环,活塞销和连杆…… - 2 - Abstract Piston connecting rod group is an important part of automobile engine, this paper, the working process of the piston connecting rod set, and roles for some simple narrative, let us a deeper understanding of the structure and working principle of the piston connecting rod set. In order to meet the modern engine performance requirements, requirements of piston engine are increasingly high requirements, system of piston to heat resistance, wear resistance, high pressure resistance, be able to work under the bad environment, in addition, also that the assembly of the clearance between the piston and cylinder, analyses how to make the piston is not stuck in the cylinder, influence the normal work of the engine. Keywords: The piston linkage effect, piston ring, piston pin and connecting rod...... - 3 - - 3 - 1. 概 述 发动机是汽车的重要组成部分,而活塞则可以理解为是发动机的中枢神经,除了在处于恶劣的工作环境以外,活塞是发动机中工作最频繁的一个机构,从下止点到上止点、从上止点到下止点,不断的做着来回往复运动,其具体包括进气冲程、压缩冲程、做工冲程、排气冲程。随着科技的进步,发动机也在不断的发展,活塞连杆组所受到的工作压力也越来越大,活塞受到高温度,高压力,高惯性作用力等外部环境的作用,因此系统对活塞的质量的要求很严格,并且要求活塞应该具备足够的刚度和强度,对外部恶劣环境的承受能力要好。 活塞的内部是空心的,内部装有,连杆,连杆轴瓦等,形状就如图是一个帽子,而两端的圆孔是用来连接活塞销的,活塞销用来连接连杆的小头,与曲轴相互连接的则是连杆的大头,它的功用就就是把活塞工作时的往复运动转变成为曲轴的旋转运动。连杆大多为钢所铸,其主体部分的截面一般多为圆形或工字形,两端都有孔,孔内装有青铜衬套或滚针轴承,供装入轴销而构成铰接。 1.1论文主要内容 论文主要完成以下内容: (1) 汽车活塞连杆组的组成及作用 (2) 全浮式活塞销和半浮式活塞销 (3) 活塞变形的规律及对策 (4) 活塞与气缸的配合间隙 (5) 气环密封原理 (6) 轴瓦的研究报告 2.活塞连杆组结构与作用分析 结构:活塞连杆组是由活塞(活塞顶部、活塞环槽部、活塞裙部),活塞环(气环、油环)、活塞销(分为全浮式、半浮式)、连杆(连杆小头、连杆杆身、连杆大头)和轴瓦等主要机件组成。 作用分析:发动机内燃烧气体的时候产生的压力传递给发动机曲轴,使曲轴进行旋转并且对外输出能量。 4 2.1活塞的作用与组成 活塞的主要作用是和其以外的部件例如汽缸盖、汽缸壁等共同构成一个燃烧室,并且承受发动机气缸中的气体燃烧时的压力,这个压力通过发动机的活塞销和连杆传给曲轴的,使曲轴保持旋转状态。 活塞的工作环境:受到高温、散热条件差、高压、承受巨大的惯性力、力变载荷和热应力的作用,工作条件非常恶劣,顶部的工作温度常常可以达到600到700K不等,而且顶部承受的压力最高可以达到3到6兆帕的压力负荷。所以工作要求活塞应有足够的刚度和强度,传力要可靠,质量要尽可能小,导热性、耐热性和耐磨性要好,耐磨损,温度变化的时候尺寸和形状的变化要小,尽量减小活塞运动时的一个来回的惯性力量。 在发动机内活塞工作的时候,气缸内的高温燃气直接与活塞的最顶端接触,此时,活塞自身的温度也很高,受热膨胀,所以活塞的工作效率也因此而下降,气缸活塞处于作功行程中时,会承受着气缸内燃气的很大的冲击力,活塞在气缸中快速运动,所以发动机对活塞质量的要求很高,由于活塞是处在一个高温、高压的环境中工作,所以对活塞的导热性和耐磨性要求很高。活塞一般是用铝合金铸成,采用耐热材料,不过也有例外。 2.2 活塞的组成: 如图2.3.1.所示,发动机活塞主要是由活塞的顶部,活塞的环槽部和活塞裙部构成。 (1) 活塞顶部: 发动机活塞的顶部主要组成部分就是气缸燃烧室,燃烧室是用来承受燃烧的气 体的压力的。为了提高刚度、强度和散热能力,活塞顶部的内腔制有加强筋。活塞 顶部的结构和设计时选用活塞燃烧室的结构有关。为了满足可燃混合气的形成以及 燃烧的要求,燃烧室的结构,大小和位置都和燃烧室的布置形式密切相关。 如下图所示,活塞的顶部大致可以分成这几种类型, 图2.1.2.1 (2)活塞的环槽部: 活塞的环槽部切有若干道用以安装活塞环的环槽。它们是活塞布油,刮油,防漏和散热部分。气缸的密封是利用活塞环以及活塞环槽来实现的,同时,利用活塞环来把活 5 塞上的热量均匀的分散在汽缸壁上,活塞一般有3道到4道环槽,其中最下面的一道是油环槽,其余的则都是气环槽。在油环槽的底面圆周上钻有许多与活塞内腔相通的泄油孔或者是泄油槽,这样就能把油环从汽缸壁上刮下来的机油流入泄油孔或者是泄油槽,并且通过活塞的内侧面流入油底壳。活塞环槽的断面与活塞环的断面形状基本一致,通常为矩形或者是梯形。有的发动机活塞在第一道环槽上面,切出一道比环槽窄的隔热槽,活塞上的第一道环在高温的作用下可能会出现活塞环卡死在槽内的现象。 (3)活塞的裙部 发动机的活塞裙部是指从油环槽的最下端起到整个活塞最底端的部分,同时也包括了活塞销座孔,它的作用就是承受活塞在气缸内做往复工作时候产生的侧压力以及为其做导向运动。活塞在工作的时候,它会受到气体压力,这个压力均匀的分布在活塞的顶端,此时,活塞销座孔会受到一个活塞销的反作用力,因此产生的变形是裙部的中心线朝活塞销座孔这条轴的方向逐渐增大,其承受的作用力造成活塞裙部的变形,同时,活塞销座孔内的金属元件受热膨胀后,会出现活塞裙部变形的现象,因此活塞销座孔位置的受到的膨胀量大,所以活塞裙部呈椭圆形状。 图2.3.1 在低温的情况下,要保证活塞与气缸壁之间的接触,在活塞的裙部上铸有开槽,因为活塞受热不均匀,活塞的形状呈上大下小型,所以质量的分布也是不同的,因此,做成一个近似圆锥形的形状。 2.3 活塞与气缸的配合间隙: 为了使发动机的活塞在工作温度下与气缸壁之间保持均匀的间隙,以免在气缸内出现卡死现象引起局部的磨损量,所以活塞裙部断面制成长轴垂直于活塞销座孔轴线方向的椭圆形,而不是圆形,活塞在工作状态下发生变形后,裙部断面正好变成圆形。为了减小销座附近的热变形量,有的活塞铸造时在销座孔外端面出凹陷0.5至1mm。 6 由于活塞沿轴线方向温度上高下低,壁厚呈上厚下薄,所以活塞自上而下的膨胀量由大变小。为了使活塞在工作状态下接近圆柱形,就必须把活塞做成一个直径上小、下大的近似圆锥形。在垂直于活塞销座孔的轴线方向上,裙部下端与上端的直径差的一半称为发动机活塞裙部的圆柱度。 活塞裙部尺寸指的是活塞裙部主、次推力面最大的直径。气缸内径与裙部尺寸之差即为配缸间隙,这是发动机极其重要的一个配合间隙。是发动机技术状况的象征,是发动机是否需要进行大修的主要依据。 活塞裙部椭圆的长轴垂直于活塞销座孔轴线,裙部下端长轴最大,因而该处在常温下与气缸的配合间隙最小,这一间隙就是活塞与气缸的装配间隙。裙部最下端椭圆形截面长、短轴之差的一半称为活塞裙部的圆度。 有的汽油机在活塞受侧压力较小的一侧铸有T型槽,它的横槽叫做绝热槽,其作用是减少裙部的受热量,竖槽叫做膨胀槽,它的作用是防止在发动机在工作的时候因为受到热量的影响,使活塞膨胀后卡死在气缸中,裙部受热膨胀后竖槽变窄,以此来使活塞不致在气缸中卡死。为了减小气缸中的热膨胀量,一部分的活塞活塞销座孔中铸有特殊的材料。 2.3.1侧压力 侧压力指的是气缸活塞的压缩行程和作功行程中,活塞在其顶端气体压力的作用下靠近汽缸壁,并且在这两个工作的行程中,两个气体的侧压力的运动方向是刚好相反的。气缸内的气体在燃烧时,会产生高压力,这个压力要远远高于压缩压力,由此可知,在活塞作功过程中的侧压力也是远远的要比压缩过程中侧压力高,从油环槽下端面至活塞底面的部分所承受的侧压力的两边叫做推力面。 2.3.2活塞销座孔 活塞顶端的气体作用力通过活塞销座孔经活塞销传递给活塞中的连杆,一般都是铸造在活塞的裙部,而活塞销座孔里安装的便是活塞销,为了提高活塞销座孔的刚度及强度,活塞销座孔内制有特殊材料,并且与活塞的内侧面相接触,为了防止活塞在工作的过程中发生轴向的串动,活塞销座孔内还制有卡环槽部,环槽内装有卡环,保证卡环与活塞销座孔之间留有足够运动的空间。一般系统对活塞销座孔的要求比较高,而且都是经过特殊分配后与活塞销配合起来,以此达到更加精确的精度。对于活塞销座孔大小的分组,在活塞销座孔下面的部分通常都会使用不同颜色来做上标记。 发动机工作的时候,气缸内活塞通过上止点改变作功的方式时,在活塞内侧压力的作用下,会出现活塞敲打发动机汽缸壁的现象,也就是敲缸现象,所以在技术上,大多数的发动机都把活塞销座孔的轴线朝活塞在做功行程中,承受活塞侧压力比较大的那边移动1毫米到2毫米,这个也叫做发动机活塞销座孔的偏置。如果发动机活塞处于上至 7 点附近的时候,发动机活塞销座孔右边承受的气体压力要比左边的大,使得活塞裙部的底部先和左边的汽缸壁碰到,这样便提前完成了变换方向的工作。当发动机的活塞已经通过上止点,活塞的侧压力从右向左时,又完成了一个变换方向的工作,活塞的顶端便向左运动,从而使其在换向时候的冲击力得到明显削减。 通过以上所述,在进行活塞连杆组组装的时候,当其装进气缸内的时候,就应该更加注意到活塞连杆组构件的标记朝向。 3.活塞环 活塞环一般是由铝合金铸铁制造出来的,在发动机工作的时候,由于气体的燃烧,活塞环会处在一个高温高压的条件下工作,它所承受的温度是相当高的,并且在气缸中的运动速度很快,如果燃油受到高温导致变质,润滑能力变差,会导致活塞环磨损量加剧,造成活塞环工作失效,此时,汽车发动机就会出现功率下降,发动机启动困难,燃油消耗量增加,尾气排放异常等不正常的现象。 一部分组合形式的油环视同弹簧钢片制成的,但大多数的活塞环的都是比较脆的,因此在拆卸或者是组装或活塞环的时候,应该注意用力的大小,防止出现活塞环折断的现象。活塞上的第一道环大多为镀铬环,对活塞环和气缸壁可以起到减小磨损量的作用,因此千万要安装正确。活塞环具体包括两种类型,气环和油环,而活塞环的功用就是:密封、散热、刮油、布油。其中气环是用来密封和散热的,而油环则是用来刮油和布油的。一般活塞上布置了三道活塞环,最上面布置的两道是气环,而最下面布置的一道则是油环。 3.1 气环 气环的功用就是确保活塞与气缸壁之间的密封性能,防止在工作过程中发动机气缸中高温高压的气体泄漏进入曲轴箱,而且气环把活塞顶部的绝大部分热量传给发动机的汽缸壁,然后通过空气或者是冷却液来进行散热。气环的密封原理,活塞环依靠自身的弹性紧紧的卡在汽缸壁上,并且在活塞环的上方,气体压力大于下方,便导致了活塞环紧紧的压在环槽上,并且每个活塞环的布置方式都是错开布置。气环的断面形状有矩形,它的构造极其简单,生产也方便,所以应用比较广泛,扭曲环的特点是断面不对称,受力不平衡,使活塞环扭曲,梯形环加工困难,精度要求高,侧隙变化,抵抗能力好。 3.1.1气环的密封原理 如下图所示: 8 自紧:活塞环依靠自身弹性卡紧在气缸壁上。 背压:活塞环上方气体压力大于下方, 致使活塞环压紧在环槽上。 迷宫:各道活塞环开口错开布置(具体错开角度不同发动机不一样,120-180,不能在活塞销轴线方向) 汽车发动机气缸的磨损量一般都是不均匀的,因此活塞呈椭圆形状,活塞在气缸中做往 复运动,在运动作用力的影响下,是活塞环容易产生弯曲而折断的现象,折断之后, 便会卡死在气缸中,严重影响发动机的工作状况。活塞环上铸有切口,切口的尺寸 一般都是有严格要求的,其尺寸要比发动机的气缸的内侧直径要大,因此当活塞上 的活塞环装进汽缸之后,由于在自身弹力的作用下,活塞环会紧紧的贴着汽缸壁确 保了不出现燃气从气缸壁与活塞环的间隙之间漏出的现象。 3.2 油环 油环的主要功用就是刮油和布油,刮油就是刮掉汽缸壁上残留的机油,并且为了防止出 现发动机内机油串入气缸内燃烧的现象,在汽缸壁上还铺有一层油膜,同时也起到 了使活塞与汽缸壁之间的磨损量变小的效果。 一般的油环有整体式和组合式两种结构形式。目前广泛应用油环都是组合构成的。 一般的油环都是通过铸铁作成的,并在它的边上切有凹槽,凹槽的底部在制作的时 候安排了许多排油孔。活塞环的对工作环境的要求是非常苛刻的,一般是在高温、 高压、高速和润滑困难的状况下进行的。在发动机中,活塞环是磨损量最大的部件, 一般活塞环的寿命是五万千米到七万千米,一旦活塞环的磨损量过大就会使发动机 在启动时出现难以启动的现象,发动机工作效率变低,燃油消耗量异常,排气管排 放不正常,燃烧室内壁等表面有严重积炭等不正常的现象。 9 4.活塞销 4.1活塞销的作用 活塞销主要的作用就是连接活塞与连杆,并且在二者之间起到传力的作用。活塞销多用低碳钢或低碳合金钢制造,加以表面渗碳处理,为空心圆柱体。活塞销与活塞销座孔级连杆小头的连接方式可以分为全浮式和半浮式两种形式。如下图所示, (1) 全浮式 全浮式活塞销是指活塞销座上,没有固定的活塞销,其也不固定于连杆小头,二者均为过度配合,并且活塞销可以在销座与连杆小头之间自由的摆动。只在销子两端的或塞销座孔中的卡环槽中装两只卡环,防止销子滑出磨损均匀,磨损量小,弯曲变形量小。 (2) 半浮式 活塞销在连杆小头孔内为固定不动的过盈配合,在销座孔内为可以活动的间隙配合。活塞销的中间部分和连杆小头之间是用紧固螺钉连接的,而且活塞销只能在活塞销座内摆动。这种连接方式省去了连杆小头衬套。 5.连杆 5.1连杆的作用: 连杆的作用是连接活塞与曲轴,并在二者之间起到传力和转换运动的功用。活塞所承受的力量是通过连杆传给曲轴的,因此活塞连杆机构通过连杆使活塞的来回的运动转变成曲轴的旋转运动。此时,连杆承受着活塞连杆组来回的作用力的以及活塞销传来的力量,并且这些力量的大小都是有变化规律的,方向也是有规律性的变化。 10 5.2连杆的构成 连杆主要是由杆身,连杆小头,连杆 大头,连杆盖,连杆轴瓦等组成的。连杆 的材料一般是由碳钢制成的,活塞连杆组 的连杆小头是与活塞销相互连接的,它们 两者之间的运动是相对的,而活塞连杆组 的连杆大头则是与曲柄销之间相互连接 的,连杆大头一般是分开制作的,具体是 由连杆盖和经过特殊加工的连接螺栓构成 的。连杆大头表面经过加工之后变得很光滑,以便与连杆轴瓦的紧密接触。一般活塞连杆组都要求连杆的杆身具有一定的刚度和强度,保证活塞连杆组的正常工作。 连杆大头按切分面的不同可分为平切口和斜切口两种形式。一般汽油机连杆大头的直径要小于气缸的直径,所以采用采用平切口;柴油机受力大,其大头直径较大,超过气缸的直径,因此采用斜切口,一般与连杆轴线成30到60度的夹角。 5.2.1 连杆的分类 汽车发动机针对其两侧汽缸所安装的连杆位置,一般连杆有三种布置形式: (1)并列连杆式 相对应的左右两缸的连杆一前一后的装在同一个连杆轴颈上。这种发动机的连杆是通用的,相对应的左右两汽缸沿曲轴轴向要错开一段距离。 并列连杆的优点是前后的连杆可以通用,左右两列气缸的活塞运动规律相同。而缺点就是两列汽缸沿曲轴纵向须相互的错开一段位置,这样才能增加发动机和曲轴的长度。 (2)主副连杆式 一列汽缸的连杆为主连杆,其大头直接安装在连杆轴颈全长上。另一列气缸的连杆为副连杆,其大头与相应的主连杆大头上的两个凸耳作铰链连接。这种发动机的主副连杆不互换。 在两列汽缸中,活塞的运动规律和上止点的位置各不相同,如果采用主副连杆式,两列汽缸就不需要相互错开来,所以就不会增加发动机的和曲轴的长度了。 (3)叉形连杆式 左右两列气缸的对应的两个连杆中,一个连杆的大头做成叉形,跨于另一个连杆的厚度较小的片形大头两端。 叉形连杆的主要优点就是在两列汽缸中,活塞的运动规律相同,并且两列气缸不需要相互错开。而缺点就是叉形连杆大头结构比较复杂,制造的难度高,维修也不是很方便,而且连杆大头的刚度比较差。 11 6.活塞变形规律及对策 工作时,活塞受热膨胀,由于销座方向的金属材料较多,所以销座轴线方向膨胀量较大。裙部两个侧力面受来自气缸壁的侧压力而向里凹陷。上述两个变形后果造成活塞沿圆周方向呈长轴为销座孔轴线方向的椭圆形。所以在制作时将活塞横截面做成长轴为垂直于销孔轴线的椭圆。因温度上高下低,活塞自上而下膨胀量由大而小。所以活塞做成上小下大的圆锥形。 其他措施:裙部开隔热—膨胀槽,其中横槽叫隔热槽,竖槽叫膨胀槽。 活塞销座附近裙部外表面下陷,可减少活塞销座附近处的热变形量。 在活塞上镶铸钢片,以限制活塞的变形量。恒范钢 片材料:含镍33~36%,线膨胀系数式铸铝合金的1/10。 6.1活塞朝前记号 因为受力点和摩擦系数的不同 在铸造和喷涂时所 使用的材料也不一样 所以活塞(包括连杆和连杆盖)都 有装配方向的规定。 活塞顶上、活塞销轴座附近、活塞裙部边上看有无 箭头、缺口 、圆点、 字母等痕迹 。这些标记在装配时 一律朝向机体的前方。 汽车零件上活塞很容易装反,正确的安装方法应该 是,活塞顶部带有箭头标志记号的,装配时应将箭头标志朝向该机型所规定的方向。如Ak―10型汽油机活塞顶部的箭头标志应朝向气缸壁的排气口,活塞顶部有燃烧凹的,装 12 配时,应将燃烧凹坑朝向喷油一边。 活塞裙部尺寸指 活塞裙部主、次推力面最大的直径。气缸内径与裙部尺寸之差即为配缸间隙,这是发动机极其重要的一个配合间隙。是发动机技术状况的象征。是发动机是否需要大修的主要依据。 发动机的型号不同配缸间隙的数据 发动机型号 缸径 配缸间隙 使用极限 测量部位 桑塔纳481Q 81 0.025,0.045 0.11 距活塞下瑞15 mm 夏利376Q 76 0.045~0.065 0.12 距活塞裙部下端15 mm 大发370Q 70 0.045~0.065 0.12 距活塞裙邵下端17.7 mm 长安、奥拓368Q 68.5 0.045~0.055 0.12 距活塞裙部下端 30 mm 东安、长安462Q 62 0.040~0.060 0.12 距活塞裙部下端15 mm 东安、长安465Q 65.5 0.045~0.065 0.12 距活塞裙部下端15 mm 柳州五菱276Q 76 0.045~0.065 0.12 距活塞裙部下端15 mm 图3.2 7.轴瓦行业研究报告 7.1轴瓦 也称滑动轴承,是指仅发生滑动摩擦的轴承,包括径向滑动轴承、轴向滑动轴承、径向止推滑动轴承三种。是承受径向(垂直于旋转轴线)载荷或同时承受径向和轴向(平行于旋转轴线)载荷的与轴颈相配的对开式半圆状元件。 相对于主轴和机体而言,轴瓦是一种成本较低且容易更换的零件,所以有专家说,轴瓦就是发动机、内燃机的“保险丝”,当负荷过大、温度过高、润滑油存在杂质或黏度异常等情况下,出现烧瓦现象就像保险丝一样提醒人们,进而保护的发动机、内燃机避免了严重受损。虽然轴瓦是由于特殊的耐高温合金材料制成,但长时间的直接摩擦产生的高温限定了其特点使用寿命,加上其可以广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具内燃机,农耕机械、机械内燃机,乃至风力发电机设备中,需求量大、型号种类多。 13 轴瓦的类型:按其形式和结构可以分为整体式和对开式,按其尺寸的大小可以分为薄壁式和厚壁式,按其材料可以分为单材料式和多材料式,按其加工可以分为铸造式和轧制式。 品种的分类:按照结构形式及用途,轴瓦可分为:曲轴瓦(主轴瓦)、连杆瓦、中间轴瓦(翻边瓦、含镶边瓦)、凸轮轴衬套(偏心瓦)、连杆衬套、曲轴止推片等六大。 轴瓦的油孔和油槽 作用:把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。 轴瓦的材料 目前,轴瓦材料可分为三大类:巴氏合金、铝基合金、铜基合金。巴氏合金材料又分为锡基巴氏合金、铅基巴氏合金两类;铝基合金材料又分为铝-锡合金、铝-锡-硅-铜合金、铝-硅合金、铝-铅合金、铝-锌合金等五大类,其中铝-锡合金又分低锡铝合金、中锡铝合金、高锡铝合金、超高锡铝合金、中锡无铅铝合金五种;铜基合金材料分为铜铅合金、铜锡合金两类。 材料形状 试用机型 生产厂家 板型材料 手动、半自动轴瓦生产设备 遍布全国 卷型材料 全自动轴瓦生产设备 东风十堰材料实验室 图6.1.3. 7.1.1汽车轴瓦的使用寿命 汽车轴瓦在正常使用状态下,其使用寿命一般为5-6万公里;在超载或不当使用状态下,其使用寿命将不同程度缩短。 7.2 国内外轴瓦行业现状 7.2.1国内轴瓦行业生产企业数量 全国轴瓦生产企业400余家,但上档次、具规模、享有品牌知名度的轴瓦生产企业不到10家,这10家企业多数是在原国有企业基础上通过改制、合资等方式进行改造后才得以继续引领整个轴瓦行业的发展。其余众多轴瓦生产企业主要分布浙江温州、河北保定、辽宁盖州等地,这些企业主要为国外品牌产品贴牌生产或填补国内低档次、小批量市场。 14 7.2.2国内轴瓦行业企业的规模(总产量/金额) 行业企业的总产量约20亿件,产值超过120亿元。其中车用轴瓦领域总产量约为10亿件,产值约为40亿元。 7.2.3轴瓦行业的上下游产业链构成 轴瓦行业的上游产业主要是轴瓦复合材料、化工药料,下游产业主要是汽车发动机、内燃机生产企业和维修售后市场(包括外贸市场)。 7.2.4国外市场 国外汽车轴瓦主要企业中:美国菲特尔莫古轴瓦公司年产销量4-4.5亿件,市场份额约占29 %;奥地利米巴公司年产销量6000万件,市场份额约占3.9%;德国马勒轴瓦公司年产销量8000万件,市场份额约占0.8%;德国KS公司年产销量1.8亿件,市场份额约占11.6%;日本大丰工业株式会社年产销量1.5亿件,市场份额9%;日本大同公司年产销量1亿件,市场份额6.5%;以色列KING年产销量8000万件,市场份额5%。 7.3 国内外轴瓦比较 中外汽车轴瓦技术差距及其主要因素: 中外汽车轴瓦技术差距主要表现在:材料开发及应用技术、设计及其验证能力、工艺技术、表面功能性镀层的电镀和喷涂技术。主要原因是国外轴瓦企业一开始就与主机企业建立了同步开发机制,利益共享、风险共担,提高了轴瓦企业的开发积极性。而国内轴瓦企业由于产业链的缺失,始终处于配套地位,开发风险只能独自承担,因此缺乏开发积极性和相应能力。 中外主要汽车轴瓦生产商生产设备配置比较: 国内汽车轴瓦生产商的生产设备主要以国产的设备为主,这些设备大多是单机自动化或半自动化,其加工精度普遍不高,少数企业购有国内高转速的高精度车床和国外轴瓦专用数控设备。而国外汽车轴瓦生产商的生产设备主要以全自动生产线为主,设备精度高、生产节拍可控、产品一致性好。 8.活塞的运动 8.1 发动机活塞工作原理 发动机工作分为四个冲程,工作顺序依次是:进气冲程,压缩冲程,作功冲程和排气冲程,每当发动机活塞完成完这四个工作后,便称作是一个工作循环。 1、进气冲程 15 发动机处于进气冲程的时候,发动机曲轴带动活塞从上止点移动到下至点,在这个时候,发动机的进气门开启,排气门关闭,同时,缸内气压在气缸内容积不断增大的情况下,不断地降低。当大气压高于发动机气缸内的压力的时候,从空气滤清器里通过的空气和化油器供给混合气形成可燃混合气,当可燃混合气经过进气门的时候,便会被吸入发动机的汽缸。 2、压缩冲程 在发动机进气冲程结束之后,发动机进入压缩冲程,曲轴继续带动活塞从下至点运动到上止点,在这个时候,发动机的进气门、排气门都处于关闭状态,之前形成的可燃混合气在进入气缸之后处于压缩状态。当活塞到达上止点的时候,此时的压缩行程便结束了,气缸燃烧室中的全部处于压缩状态。 3、作功冲程 在压缩行程中,当气缸活塞接近上止点的时候,在火花塞的作用下,形成电火花,此刻混合气被点燃,混合气被点燃以后以很快的速度燃烧起来,在这个时候,发动机的进气门和排气门还是处于关闭状态,气缸内气体的压力和气体的温度快速的上升,在此作用下,处于上止点位置的活塞便开始向下止点的方向运动,同时通过发动机的连杆推动曲轴进行旋转运动,曲轴在旋转的同时输出能量。 4、排气冲程 在发动机的做功行程快要结束的时候,发动机的进气门打开,排气门还是处于关闭的位置,活塞在曲轴的作用下进行运动,又从活塞下至点的方向运动到活塞上止点方向,由于排出来的废气的压力高于大气压力,并且在活塞不断的挤压下,从发动机气缸里排出。当发动机排气行程结束的时候,发动机活塞已经运动到了上指点位置,此时此刻,气缸内还会留有一些处于燃烧室中的残余废气,并且这些残余废气无法发动机气缸里排出。 综合前面所写发动机四个行程的工作过程,每这四个工作行程,便完成了发动机的一个工作循环,而在汽车起动之后,发动机正是通过这一个又一个的工作循环才能保持稳定的连续运转的状态。我们可以看出,在发动机进气行程和做功行程中,气缸活塞都是从下至点运动到上止点位置的,而在发动机的压缩行程和排气行程中,气缸活塞都是从下至点位置运动到上指点位置的。 8.2多缸四行程发动机活塞的工作顺序 四冲程发动机的做工次序一般是1,3,4,2 或者是1,2,4,3,如下图7.2.1所示。由于有些发动机气缸的数量不同,因此其排列方式也不同,所以个缸之间还存在着一定顺序问题,而汽缸的作功次序的排列,一般都是通过发动机气缸自身的工作条件来确定的。很多发动机气缸都是采用组合形式的,以此来提高或者是稳定发动机的工作效率。 16 图7.2.1 总结 气缸内的活塞在相当恶劣的环境下的工作特点:承受的热负荷较大(活塞顶部达600-700MPa),受力大(汽油机3-5MPa;柴油机6-9MPa),高速运动 (10-14m/s),受到周期性的交变载荷。所以要求活塞的材料应该具有足够的刚度和强度,并且要求传递的可靠性,导热性要好,耐热,耐高温,耐磨损,质量小质量轻,尽可能的要减小工作时的往复惯性力。要求活塞金属材料热膨胀系数小。 活塞连杆组是汽车发动机的核心组件,在工作中承受着各种作用力以及载荷,活塞也是磨损得比较快的部件。其主要功用就是与周边的组成部分共同构成一个燃烧室,承受发动机在工作的时候产生的气体压力,并且通过连杆等部件将作用力传递给发动机曲轴,使发动机处于运转状态,所以活塞在是汽车最重要的零件之一,它起着至关重要的作用。 17 参考文献 1(崔永春.蔡安薇.汽车专业英语(第2版)北京理工大学出版社 2009 2(冯健璋 汽车发动机原理与汽车理论 北京:机械工业出版社2005 3(臧杰 阎岩 汽车构造第2版上册 北京:机械工业出版社 2010.9 4. 老师提供的 18 致谢 最后,感谢您我的指导老师—周老师,在您的帮助下我才可以很好的完成了毕业论文;感谢我亲爱的同学们给予我的建议,我也进一步的对论文做出了修改;感谢对给予我转载和引用权的资料、图片、文献、研究思想和设想的所有者们,是你们的智慧结晶使得我的论文更加丰富,感谢所有的毕业指导老师,谢谢你们抽出宝贵的时间来审阅我的毕业设计。 19
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