活塞行程定義
活塞行程圖解
活塞行程等于曲軸連桿軸部分旋轉(zhuǎn)直徑長度。一般用s表示,對應(yīng)一個活塞行程,曲軸旋轉(zhuǎn)180°。活塞行程大不僅增大了發(fā)動機(jī)的總高,而且不利于提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
壓縮機(jī)在每兩個活塞行程完成一次循環(huán),每次循環(huán)包括膨脹,吸氣 ,壓縮,排氣 四個過程。則需要曲軸轉(zhuǎn)動兩圈即720。。
我國二十世紀(jì)九十年代中小型活塞式制冷壓縮機(jī)系列的活塞行程有40、55、70、100、140mm等幾種。活塞行程與氣缸面積的乘積決定氣缸工作容積,因此它是決定壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸及特性的重要參數(shù)之一。根據(jù)被壓縮氣體在氣缸里的狀態(tài),又有吸氣行程、膨脹行程、壓縮行程和排氣行程。[1]
活塞行程相關(guān)計算
液壓缸活塞行程S的計算
液壓缸的活塞行程S,在初步設(shè)計時,主要是按實際工作需要的長度來考慮。由于活塞桿細(xì)長,應(yīng)進(jìn)行縱向彎曲強(qiáng)度校核和液壓缸的穩(wěn)定性計算。因此實際需要的工作行程并不一定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程。為了計算行程,應(yīng)首先計算出活塞桿的允許計算長度(單位m)
式中d——活塞桿直徑,m;
P——活塞桿縱向壓縮負(fù)載,N;
n——末端條件系數(shù);
nk——安全系數(shù),nk>6。
活塞行程與氣缸直徑的比值
活塞行程S與氣缸直徑D的比值S/D是決定內(nèi)燃機(jī)設(shè)計的基本條件。當(dāng)完成內(nèi)燃機(jī)的選型后,其沖程數(shù)、氣缸數(shù)已經(jīng)確定;根據(jù)設(shè)計目標(biāo)確定了內(nèi)燃機(jī)的有效功率和標(biāo)定轉(zhuǎn)速;平均有效壓力的數(shù)值可參照幾臺已有同類型的內(nèi)燃機(jī)估算得到。由式可知,這樣所設(shè)計的內(nèi)燃機(jī)的每一氣缸的工作容積Vh為
由上式可見,同一V
h值可以由不同的氣缸直徑D和活塞行程S組合而成。要正確地確定出活塞行程和氣缸直徑,必須正確地確定活塞行程與氣缸直徑比S/D,這一參數(shù)的選擇極大地影響了內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能。
當(dāng)每一氣缸工作容積一定時,采用較小的S/D值有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)可相應(yīng)提高內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速而不至于使活塞平均速度超過許可值,因而可提高升功率。
(2)可降低直列式內(nèi)燃機(jī)及對動活塞式內(nèi)燃機(jī)的高度,縮小臥式及對置氣缸式內(nèi)燃機(jī)的寬度,減小V形內(nèi)燃機(jī)的高度和寬度。特別是對于對置氣缸式和V形內(nèi)燃機(jī)而言,其長度并不取決于氣缸的大小,而是取決于曲軸各軸承所要求的最小軸向尺寸,因而可減小外形尺寸并相應(yīng)減輕重量。
(3)由于內(nèi)燃機(jī)曲柄半徑減小,曲軸主軸頸和曲柄銷軸頸的重疊度增大,因此剛度增加,應(yīng)力狀態(tài)得以改善。同時,連桿長度縮短,這對其強(qiáng)度和剛度均有利。
(4)由于內(nèi)燃機(jī)的氣缸直徑的增大,易于布置氣缸蓋上的氣道和配氣機(jī)構(gòu),這樣可以采用較高的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,而且由于氣門通道的加大有利于改善進(jìn)氣條件。[2]
活塞行程技術(shù)要點(diǎn)
當(dāng)采用較小的S/D時,由于氣缸直徑的加大,熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷和噪聲相應(yīng)加大;對于單列式內(nèi)燃機(jī)而言(一般為直列式、臥式內(nèi)燃機(jī))長度增大;此外,較小的S/D值不利于燃燒室的設(shè)計,對于直流式換氣二沖程內(nèi)燃機(jī)而言換氣效果將會有所影響。因此,在確定S/D值時要具體情況具體分析。
現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械內(nèi)燃機(jī)的S/D值一般在0.7~1.3,對于高速柴油機(jī)而言,S/D值在0.9~1.15的范圍內(nèi),中速柴油機(jī)的為1~1.25,低速柴油機(jī)的為1.6~2.2。汽油機(jī)的S/D值一般在0.8~1.2的范圍內(nèi)。通常將S/D值小于1或等于1的內(nèi)燃機(jī)稱為短行程內(nèi)燃機(jī)。[2]
短行程發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有一定的技術(shù)難度,應(yīng)該采取相應(yīng)的技術(shù)措施。由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高,應(yīng)減輕運(yùn)動件的質(zhì)量,減少慣性力。加強(qiáng)活塞環(huán)的設(shè)計與研究,減少摩擦損失,提高氣缸與活塞環(huán)的壽命。提高軸瓦與軸承的承載能力。設(shè)計合理的配氣機(jī)構(gòu),提高配氣機(jī)構(gòu)的剛度,保證氣門運(yùn)動規(guī)律的準(zhǔn)確性,減少振動和磨損,提高配氣機(jī)構(gòu)的壽命。[3]
活塞行程行程調(diào)整
制動缸活塞行程,是指制動時制動缸活塞所移動的距離,這個距離是由三個方面產(chǎn)生的:其一是緩解狀態(tài)下的閘瓦間隙;其二是各傳動杠桿銷接處各圓銷與圓銷孔之間的間隙;其三是基礎(chǔ)制動裝置各種桿件在制動時產(chǎn)生的彈性變形。其中閘瓦間隙的變化影響。
制動缸活塞行程的長短與制動力有密切的關(guān)系。當(dāng)施行制動作用時,在相同的制動管減壓量下,活塞行程過長時,制動缸容積增大,副風(fēng)缸與制動缸的計算容積比減小,制動缸空氣壓力就要降低,從而使制動力減小,延長制動距離,影響行車安全。反之,當(dāng)制動缸活塞行程過短時,制動缸壓力就會增大,容易抱死車輪,造成車輪踏面擦傷。而且,在列車中,如果各車輛的制動缸活塞行程長短相差過大時,還會使各車輛的制動力相差懸殊,從而增加列車的縱向動力作用。
此外,制動缸活塞行程超長還會造成基礎(chǔ)制動裝置的作用不正確,從而使制動缸前杠桿和制動缸后杠桿的斜度擴(kuò)大,產(chǎn)生杠桿與托架相抗的現(xiàn)象,即所謂的抗托現(xiàn)象。由于抗托,從而降低制動效果,甚至無制動力。
制動缸活塞行程超長的危害很大,一些事故,如冒進(jìn)、放颶、閘件脫落等都與制動缸活塞行程有關(guān)。因此,在運(yùn)用中必須及時地對變化了的制動缸活塞行程進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,使之保持在規(guī)定的范圍內(nèi)(表1是《技規(guī)》對車輛制動缸活塞行程規(guī)定的運(yùn)用限度和《車輛制動機(jī)檢修規(guī)程》規(guī)定的其他限度)。另一方面應(yīng)盡快地使用閘瓦間隙自動調(diào)整器,從根本上解決制動缸活塞行程超長的問題。[4]
表1制動缸活塞行程限度表(mm)
項目名稱 | 段修限度 | 輔修限度 | 運(yùn)用限度 |
客 車 | 180-200 | 180-200 | 175-205 |