发动机冷磨合作者：***
来源：《进出口经理人》2017年第03期
摘 要：目前发动机的活塞总成上，裙部是重中之重，裙部形状和表面粗糙度直接影响了动态油膜的形成与维持，对发动机的机械效率和漏气量也有很大关系。通过数值模拟，对活塞裙部的变形情况进行分析，通过对活塞裙部外形横截面、纵截面变形规律的分析，确定裙部型面整体设计。
关键词：发动机；活塞裙部；变形；优化设计
一般情况下，活塞与缸套间的过度摩擦损失会导致表面接触不良、间隙增大，产生振动和噪音，使内燃机机械效率下降、使用寿命降低。活塞裙部与之关系较大。由于该部受到机械负荷和热负荷的共同作用，产生较大的变形，使得活塞裙部与缸套实际上只在不大的区域上接触，容易造成润滑状态恶化，裙部磨损严重，甚至出现拉缸现象，活塞敲缸现象也与裙部的设计有关。
一、活塞裙部变形情况分析
活塞在运动过程中，承受着热负荷、气体压力、惯性力及缸壁的侧推力作用。在气体压力作用下，活塞顶在销座跨度内发生弯曲，导致裙部部位扩张变形。在侧推力作用下，裙部垂直于销座方向被压扁，销座轴向裙部尺寸伸长。气体压力使得活塞裙部有上部收缩下部向外扩张的趋势，热负荷则使活塞裙部上部膨胀大于下部膨胀。在工作状态下，大部分裙部表面不承受活塞侧推力。
二、活塞裙部外形型面概况
（一）设计原则
裙部与缸套在工作状态下只有保持适当的接触面积和合理的比压，才能保证活塞工作的平稳性和耐久性，有效防止拉缸，提高发动机的性能。在活塞裙部外形型面设计时，要充分考虑活塞在工作状态下受热负荷作用和机械负荷作用发生变形，使裙部外型能与缸套壁面始终保持流体润滑状态。目前，内燃机活塞裙部横截面一般采用椭圆形状，纵向截面则普遍由一般的圆锥面发展到中凸曲面（桶形曲面）。根据实测结果并通过活塞CAE分析，
确定在裙部上端主要考虑主推力面的径向收缩量大，裙部下端主要考虑次推力面的内缩，将两者结合并拟合。一般来讲，小缸径发动机整体铝活塞若为非增压机型，可采用中凸等椭圆型面，而增压及增压中冷强化机型则普遍的采用中凸变椭圆型面，大缸径中速机型也较多采用中凸变椭圆型面。裙部横截面为椭圆，椭圆度为销轴截面内的型面对圆周最大直径的偏差值，且椭圆度沿活塞裙部变化。冷态活塞的中凸形状，裙部上端收缩量较下端收缩量大，可使活塞在热状态下裙部不同高度有不同的热膨胀时，与缸套贴合良好；有利于活塞与缸套间的液体润滑，改善活塞裙部表面的磨擦和磨损；当活塞发生倾斜，特别是换向时，可避免产生裙部边棱负荷，减少活塞对缸壁冲击。润滑油层最小厚度值取决于裙部上端桶形变化值。当型面呈直线或变化不大时，油层厚度将急剧减少。
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