《船舶柴油机》课程授课教案（教材讲义）第二章 主要运动部件

第二章主要运动部件柴油机的主要运动部件是指活塞组、连杆组、曲轴飞轮组等组成，在十字头式柴油机1中还包括了十字头组。它们的作用是把气缸内燃气所做的功以曲轴回转运动的形式输出】第一节活塞组当活塞处在上止点时，由气缸盖底面、气缸套内表面及活塞顶面共同组成的空间称燃烧室。燃料与空气在燃烧室内混合和燃烧。燃烧室部件的相互配合状况如图2-1所示。图2-1大型低速柴油机燃烧室1.活塞组的工作条件和活塞本体的常用材料1)活塞组的工作条件活塞组所处的工作条件极为恶劣，它是在高温、高【负荷】【压】【高速】【往复】运动、润滑不良以及冷却困难等情况下工作的。受到烧蚀和腐蚀的作用

第二章 主要运动部件 【 柴油机的主要运动部件是指活塞组、连杆组、曲轴飞轮组等组成，在十字头式柴油机 中还包括了十字头组。它们的作用是把气缸內燃气所做的功以曲轴回转运动的形式输出】 第一节 活塞组 当活塞处在上止点时，由气缸盖底面、气缸套内表面及活塞顶面共同组成的空间称燃烧 室。燃料与空气在燃烧室内混合和燃烧。燃烧室部件的相互配合状况如图 2-1 所示。 图 2-1 大型低速柴油机燃烧室 1．活塞组的工作条件和活塞本体的常用材料 1)活塞组的工作条件 活塞组所处的工作条件极为恶劣，它是在高温、高〖负荷〗【压】、〖高速〗【往复】运动、 润滑不良以及冷却困难等情况下工作的。受到烧蚀和腐蚀的作用

（1）活塞组受气缸内气体作用力P、往复惯性力P：以及侧推力PH的周期性作用。在近代增压柴油机中，【气体作用力】已达到相当可观的程度，并带有冲击性质。它们将使活塞组各部分受到相当大的交变机械应力。然而，盲目地用增加壁厚来提高活塞组的机械强度，反而会使【活塞的温差增大，热应力增加。而且使活塞组的质量增加，惯性力增大。】【它的机械负荷很高。】（2）活塞组受到高温燃烧气体的周期加热，长时间在高温状态下工作，不仅使活塞材料的强度降低，同时，活塞组靠近燃烧室的部分也将产生热变形和很大的热应力。【它的热负荷很高。】（3）【在气缸中，由于活塞往复运动、【压力】温度很高、燃气冲刷等原因，它和气缸之间不可能建立液体动力润滑。】活塞组在【侧推力】【气体力】作用和润滑不良的条件下进行【高速】往复运动，使活塞组产生较大的摩擦损失和磨损。〖同时〗【筒状活塞式柴油机中，周期性改变方向的侧推力也必将使活塞不断撞击气缸套，引起活塞变形和气缸套振动。【在中、高速柴油机中，活塞具有较大的往复惯性力，使得柴油机的振动加剧。】【活塞是柴油机的关键性部件之一，对柴油机的动力性、经济性和可靠性影响很大。因此，要求活塞强度高、刚度大、气密可靠、冷却效果好、摩擦损失小、耐磨损。摩擦副具有良好的润滑、较小的磨损以及较少的润滑油消耗量。对中、高速柴油机活塞还要求重量轻。1【针对以上的工作条件，活塞组必须满足以下要求：在保证强度和刚度足够的前提下，尽可能减轻质量：尽量减少活塞顶从燃烧气体吸收热量，又能尽快地将所吸收的热量散走，防止活塞过热；既要保证燃烧室良好的气密性，又应尽可能减少活塞组的摩擦损失：摩擦副具有良好的润滑、较小的磨损以及较少的润滑油消耗量。上述各项要求是相互制约彼此矛盾的，一般是通过选用合适的材料和合理的结构形式来满足。2)活塞本体的常用材料目前【活塞本体（包括头部、裙部）】常用的材料有合金铸铁、铝合金、球墨铸铁和耐热合金钢。合金铸铁材料具有较高的机械强度、较小的热膨胀系数以及良好的耐磨和耐腐蚀性能，价格低廉，工艺性好：但其缺点是密度大【质量大】，吸热性和导热性比铝合金差。【低速机活塞裙用它制造。】铝合金材料密度小，铝合金活塞比铸铁的要轻30%～50%，因而能相应地减小活塞组的往复惯性力，因此中、高速柴油机的活塞广泛采用铝合金材料。但铝合金材料的热强度较差，热膨胀系数较大。【中、高速机活塞裙或整体活塞用它制造。】铸铁活塞与气缸套的热膨胀系数非常接近，因此，无论是在冷态或是在热态状态下，活塞与气缸套的配合间隙几乎保持相同的数量值；而铝合金活塞由于其热膨胀系数较大，与气缸套的冷态配合间隙要比铸铁的大一倍左右，这在冷车启动和低负荷运转时，将加剧活塞对气缸套的撞击。球墨铸铁和耐热合金【材料】【钢】具有更高的机械强度。在强载柴油机中，常用这种材料制成薄壁式的活塞结构，以增加其承受热负荷的综合能力。耐热合金钢一般用作组合式活塞的头部材料。【球墨铸铁用作筒状组合式活塞的裙部材料。】

（1）活塞组受气缸内气体作用力 P、往复惯性力 Pj 以及侧推力 PH 的周期性作用。 在近代增压柴油机中，【气体作用力】已达到相当可观的程度，并带有冲击性质。它 们将使活塞组各部分受到相当大的交变机械应力。然而，盲目地用增加壁厚来提高活塞组的 机械强度，反而会使【活塞的温差增大，热应力增加。而且使活塞组的质量增加，惯性力增 大。】【它的机械负荷很高。】 （2）活塞组受到高温燃烧气体的周期加热，长时间在高温状态下工作，不仅使活塞材 料的强度降低，同时，活塞组靠近燃烧室的部分也将产生热变形和很大的热应力。【它的热 负荷很高。】 （3）【在气缸中，由于活塞往复运动、【压力】温度很高、燃气冲刷等原因，它和气缸 之间不可能建立液体动力润滑。】活塞组在〖侧推力〗【气体力】作用 和润滑不良的条件下 进行〖高速〗往复运动，使活塞组产生较大的摩擦损失和磨损。〖同时〗【筒状活塞式柴油机 中】，周期性改变方向的侧推力也必将使活塞不断撞击气缸套，引起活塞变形和气缸套振动。 【在中、高速柴油机中，活塞具有较大的往复惯性力，使得柴油机的振动加剧。】 【活塞是柴油机的关键性部件之一，对柴油机的动力性、经济性和可靠性影响很大。因 此，要求活塞强度高、刚度大、气密可靠、冷却效果好、摩擦损失小、耐磨损。摩擦副具有 良好的润滑、较小的磨损以及较少的润滑油消耗量。对中、高速柴油机活塞还要求重量轻。】 〖针对以上的工作条件，活塞组必须满足以下要求：在保证强度和刚度足够的前提下，尽可 能减轻质量；尽量减少活塞顶从燃烧气体吸收热量，又能尽快地将所吸收的热量散走，防止 活塞过热；既要保证燃烧室良好的气密性，又应尽可能减少活塞组的摩擦损失；摩擦副具有 良好的润滑、较小的磨损以及较少的润滑油消耗量。〗 上述各项要求是相互制约彼此矛盾的，一般是通过选用合适的材料和合理的结构形式来 满足。 2)活塞本体的常用材料 目前【活塞本体（包括头部、裙部）】常用的材料有合金铸铁、铝合金、球墨铸铁和耐 热合金钢。 合金铸铁材料具有较高的机械强度、较小的热膨胀系数以及良好的耐磨和耐腐蚀性能， 价格低廉，工艺性好；但其缺点是密度大【质量大】，吸热性和导热性比铝合金差。【低速机 活塞裙用它制造。】 铝合金材料密度小，铝合金活塞比铸铁的要轻 30%～50%，因而能相应地减小活塞组的 往复惯性力，因此中、高速柴油机的活塞广泛采用铝合金材料。但铝合金材料的热强度较差， 热膨胀系数较大。【中、高速机活塞裙或整体活塞用它制造。】 铸铁活塞与气缸套的热膨胀系数非常接近，因此，无论是在冷态或是在热态状态下，活 塞与气缸套的配合间隙几乎保持相同的数量值；而铝合金活塞由于其热膨胀系数较大，与气 缸套的冷态配合间隙要比铸铁的大一倍左右，这在冷车启动和低负荷运转时，将加剧活塞对 气缸套的撞击。 球墨铸铁和耐热合金〖材料〗【钢】具有更高的机械强度。在强载柴油机中，常用这种 材料制成薄壁式的活塞结构，以增加其承受热负荷的综合能力。耐热合金钢一般用作组合式 活塞的头部材料。【球墨铸铁用作筒状组合式活塞的裙部材料。】

2.筒状活塞组1)筒状活塞的结构筒状活塞按其散热方式的不同分为两大类：冷却式和非冷却式。在非冷却式活塞中，活塞头所吸收的热量主要是通过活塞环向气缸套及其外侧的冷却水散出。因此，为使吸入的热量能畅通而均匀地流向各道活塞环，活塞头部的结构应该是便于散热的形式，即散热断面要大，散热路程要短.如图2-2所示，活塞顶厚度大并沿半径方向逐渐增大，顶部内腔环带的过渡圆弧半径较大，既有利于散热，又能使活塞顶具有足够的强度和刚度。(b)(a)图2-2非冷却式活塞显然，非冷却式活塞只能用于缸径较小，强载度较低的柴油机中。强载度较高的柴油机【必须】用冷却式活塞。冷却式活塞所吸收的热量主要由冷却介质带走。筒状活塞的冷却介质是润滑油。冷却式活塞【发展过程中】结构形式较多，〖但其基本原则是：既要保证活塞良好的冷却，又要使其各处的温度尽可能均匀，特别是活塞头部位的温差要小，以免产生过大的热应力。计算和试验都已表明，在如活塞、缸盖等这样一些既承受机械负荷又承受热负荷的部件中，热应力要比机械应力大得多，是影响部件强度和可靠性的主要因素。习

2．筒状活塞组 1)筒状活塞的结构 筒状活塞按其散热方式的不同分为两大类：冷却式和非冷却式。 在非冷却式活塞中，活塞头所吸收的热量主要是通过活塞环向气缸套及其外侧的冷却水 散出。因此，为使吸入的热量能畅通而均匀地流向各道活塞环，活塞头部的结构应该是便于 散热的形式，即散热断面要大，散热路程要短,如图 2-2 所示，活塞顶厚度大并沿半径方向 逐渐增大,顶部内腔环带的过渡圆弧半径较大,既有利于散热,又能使活塞顶具有足够的强度 和刚度。 图 2-2 非冷却式活塞 显然，非冷却式活塞只能用于缸径较小，强载度较低的柴油机中。强载度较高的柴油机 【必须】用冷却式活塞。 冷却式活塞所吸收的热量主要由冷却介质带走。筒状活塞的冷却介质是润滑油。 冷却式活塞【发展过程中】结构形式较多，〖但其基本原则是：既要保证活塞良好的冷 却，又要使其各处的温度尽可能均匀，特别是活塞头部位的温差要小，以免产生过大的热应 力。计算和试验都已表明，在如活塞、缸盖等这样一些既承受机械负荷又承受热负荷的部件 中，热应力要比机械应力大得多，是影响部件强度和可靠性的主要因素。〗

P图2-3由连杆小端喷射润滑油的喷射式活塞〖图2-3所示为由连杆小端喷射润滑油的喷射式活塞，活塞顶厚度较薄，并用加强筋来增大活塞顶内腔的散热面积，以便提高冷却效果，同时也提高了活塞顶的强度和刚度【薄壁强背】。为了减少流向环带部分的热量，减小活塞环的热负荷，活塞顶部内腔与环带的过渡处采用内凹圆弧。>〖图2-4是蛇形管冷却式铝合金活塞，冷却油管通常是设置在尽量靠近活塞顶部或热流流向第一环槽的通道上，因而加强了对环槽部分的冷却。冷却活塞的润滑油是通过连杆、活塞销上的钻孔，以及活塞销座内的通道进入蛇形管内。由于冷却油在狭小的蛇形管内流速较低，不易形成紊流运动，使冷却效果受到一定的限制。>

图 2-3 由连杆小端喷射润滑油的喷射式活塞 〖图 2-3 所示为由连杆小端喷射润滑油的喷射式活塞，活塞顶厚度较薄，并用加强筋来 增大活塞顶内腔的散热面积，以便提高冷却效果，同时也提高了活塞顶的强度和刚度【薄壁 强背】。为了减少流向环带部分的热量，减小活塞环的热负荷，活塞顶部内腔与环带的过渡 处采用内凹圆弧。〗 〖图 2-4 是蛇形管冷却式铝合金活塞，冷却油管通常是设置在尽量靠近活塞顶部或 热流流向第一环槽的通道上，因而加强了对环槽部分的冷却。冷却活塞的润滑油是通过连杆、 活塞销上的钻孔，以及活塞销座内的通道进入蛇形管内。由于冷却油在狭小的蛇形管内流速 较低，不易形成紊流运动，使冷却效果受到一定的限制。〗

图2-4蛇形管冷却式铝合金活塞习图2-5所示的环形冷却油腔活塞，由于冷却油并不充满环形冷却油腔，当活塞上下往复运动时，利用惯性作用使冷却油在油腔内强烈振荡，提高冷却油与油腔壁的相对运动速度，以便提高冷却油的放热系数，从而获得较好的冷却效果。这种冷却方式称为振荡冷却

图 2-4 蛇形管冷却式铝合金活塞〗 图 2-5 所示的环形冷却油腔活塞，由于冷却油并不充满环形冷却油腔，当活塞上下往复 运动时，利用惯性作用使冷却油在油腔内强烈振荡，提高冷却油与油腔壁的相对运动速度， 以便提高冷却油的放热系数，从而获得较好的冷却效果。这种冷却方式称为振荡冷却

图2-5环形冷却油腔活塞】在强载程度更高的柴油机中，由于活塞所受的热负荷和机械负荷都更大，采用组合式活塞】通常采用将热负荷和机械负荷分开来处理的办法。【活塞头因承受很高的热负荷和机械负荷并受到活塞环的磨损，因此活塞头部采用机械强度高的球墨铸铁或耐热合金钢材料，以较薄的活塞顶厚度，足够大的冷却腔容积和散热表面积，以及采用振荡冷却方式，将活塞吸收热量的90%以上沿轴向由冷却介质传出，从而有效地减小了活塞顶的温度梯度和热应力，提高了活塞承受热负荷的能力：同时，用较小跨距的内支撑来增加活塞顶的刚性（薄壁强背】，提高了承受机械负荷的能力。【筒形活塞的活塞裙起导向作用，除承受气体力的作用外，还要承受较大的侧推力，承受与气缸的摩擦，所以应有足够的刚度并耐磨损。】活塞裙部用铝合金或球墨铸铁材料。图2-6所示为PC2-6大功率中速柴油机的活塞，它是体现上述设计思想的组合式活塞的典型结构。活塞头部用耐热合金钢制造，活塞裙1则用铝合金制成，两者用柔性螺栓10连接起来。这里采用柔性螺栓连接可增大螺栓的弹性，避免活塞受热膨胀导致螺栓因塑性变形而松动，可增大螺栓的疲劳强度。浅盆形活塞顶与气缸盖的平底面相配合，形成一定形状的空间，以适应喷油器所喷出的油束，利于油、气混合和燃烧。】活塞顶的壁较薄，并采用内支承的结构，构成了薄壁强背的活塞头。活塞采用滑油冷却，滑油从连杆、活塞销和活塞裙中的通道先送至环形冷却腔A，再由此流入中央冷却腔C，最后从冷却腔的中央孔泄至曲轴箱中。中央孔的位置和孔径控制了冷却腔中的油量，以保证振荡冷却的实现

图 2-5 环形冷却油腔活塞〗 在强载程度更高的柴油机中，由于活塞所受的热负荷和机械负荷都更大，【采用组合式 活塞】，通常采用将热负荷和机械负荷分开来处理的办法。【活塞头因承受很高的热负荷和机 械负荷并受到活塞环的磨损，因此】活塞头部采用机械强度高的球墨铸铁或耐热合金钢材料， 以较薄的活塞顶厚度，足够大的冷却腔容积和散热表面积，以及采用振荡冷却方式，将活塞 吸收热量的 90% 以上沿轴向由冷却介质传出，从而有效地减小了活塞顶的温度梯度和热应 力，提高了活塞承受热负荷的能力；同时，用较小跨距的内支撑来增加活塞顶的刚性【薄壁 强背】，提高了承受机械负荷的能力。【筒形活塞的活塞裙起导向作用，除承受气体力的作用 外，还要承受较大的侧推力，承受与气缸的摩擦，所以应有足够的刚度并耐磨损。】活塞裙 部用铝合金或球墨铸铁材料。 图 2-6 所示为 PC2-6 大功率中速柴油机的活塞，它是体现上述设计思想的组合式活塞的 典型结构。活塞头部用耐热合金钢制造，活塞裙 1 则用铝合金制成，两者用柔性螺栓 10 连 接起来。【这里采用柔性螺栓连接可增大螺栓的弹性，避免活塞受热膨胀导致螺栓因塑性变 形而松动，可增大螺栓的疲劳强度。】【浅盆形活塞顶与气缸盖的平底面相配合，形成一定形 状的空间，以适应喷油器所喷出的油束，利于油、气混合和燃烧。 】活塞顶的壁较薄，并 采用内支承的结构，构成了薄壁强背的活塞头。活塞采用滑油冷却， 滑油从连杆、活塞销 和活塞裙中的通道先送至环形冷却腔 A，再由此流入中央冷却腔 C，最后从冷却腔的中央孔 泄至曲轴箱中。中央孔的位置和孔径控制了冷却腔中的油量，以保证振荡冷却的实现

1121图2-6组合式筒状活塞1-活塞裙：2-卡簧：3-活塞销：4-衬管：5-刮油环；6、7、8-压缩环：9-活塞头：10-柔性螺栓；11-密封圈12-垫块；13-螺母：14-衬管端盖：15-密封圈：A、C-冷却腔；B-避让坑环带部分有活塞环槽，其内安装有活塞环。由于活塞环在环槽内不断运动而撞击环槽，尤其是燃用劣质燃油时【机械杂质及】生成的硬质炭粒，将加速环槽的磨损。为此，在铝合金活塞中常采用奥氏体铸铁耐磨镶圈（见图2-4）：在钢顶组合式活塞中，对环槽上下表面进行镀铬、淬火或氮化等表面处理，以提高环槽的耐磨性。活塞在工作状态下，其温度沿轴向分布也很不均匀，因而将产生不同程度的热变形，为了使活塞在工作时能与气缸套保持合适的配合间隙，活塞侧表面做成上小下大的各种形状。如图2-7所示，【图中a)，活塞头部做成锥形，裙部做成圆柱形，适用于裙部温差不大的场合：图中b)根据裙部温度的差别，也将裙部做成了锥形：图中c)在裙部的下端又做成倒锥裙部的磨损；图中d)是根据活塞温度沿轴向形，车活运动时形成油搬的差别，由三段不同锥度的锥面组合，只是在最下面温度较低处保留有一段圆柱形：图中e)的头部是锥面，裙部是“曲线型面”这种形状不仅适应裙部的热膨胀，而且在活塞往复运动时，能形成良好的日这种形状的加工比较复杂。习带折

图 2-6 组合式筒状活塞 1-活塞裙；2-卡簧；3-活塞销；4-衬管；5-刮油环；6、7、8-压缩环；9-活塞头；10-柔性螺 栓；11-密封圈；12-垫块；13-螺母；14-衬管端盖；15-密封圈；A、C-冷却腔；B-避让坑 环带部分有活塞环槽，其内安装有活塞环。由于活塞环在环槽内不断运动而撞击环槽， 尤其是燃用劣质燃油时【机械杂质及】生成的硬质炭粒，将加速环槽的磨损。为此，在铝合 金活塞中常采用奥氏体铸铁耐磨镶圈（见图 2-4）；在钢顶组合式活塞中，对环槽上下表面 进行镀铬、淬火或氮化等表面处理，以提高环槽的耐磨性。 活塞在工作状态下，其温度沿轴向分布也很不均匀，因而将产生不同程度的热变形，为 了使活塞在工作时能与气缸套保持合适的配合间隙，活塞侧表面做成上小下大的各种形状。 如图 2-7 所示，〖图中 a)，活塞头部做成锥形，裙部做成圆柱形，适用于裙部温差不大的场 合；图中 b)根据裙部温度的差别，也将裙部做成了锥形；图中 c)在裙部的下端又做成倒锥 形，在活塞运动时可以形成“油楔”，减小活塞裙部的磨损；图中 d)是根据活塞温度沿轴向 的差别，由三段不同锥度的锥面组合，只是在最下面温度较低处保留有一段圆柱形；图中 e)的头部是锥面，裙部是“曲线型面”。这种形状不仅适应裙部的热膨胀，而且在活塞往复 运动时，能形成良好的“油楔”，减小裙部的磨损。但这种形状的加工比较复杂。〗

abCd图2-7活塞侧表面形状活塞裙部的销座部分，由于壁厚极不均匀而产生不均匀的热变形，使裙部沿销座中心线方向增大。同样，活塞在气体压力以及侧推力作用下的变形更使其沿销座中心线方向变长，而与活塞销座中心线垂直方向的直径将要缩短，即发生了裙部“椭圆变形”，如图2-8所示。为了适应这种变形，防止发生过大的局部磨损，甚至拉缸事故，裙部常被做成反椭圆形（即短轴在活塞销中心线上）或将销座周围的裙部表面内凹一些。Per(6)(c)(o)图2-8活塞裙部的椭圆变形【我们测量活塞裙的磨损量时，必须参照以往的测量记录。】【筒状活塞滑油的输送普遍采用：滑油由主轴承经曲轴中钻孔送至连杆大端，经过连杆中钻孔送至连杆小端，再经过活塞销和活塞销座中的孔道送至活塞头冷却空间（见图2-5）。冷却后的滑油泄回曲轴箱。2)活塞销活塞销是活塞和连杆的连接件。它把活塞所承受的气体压力以及活塞组的往复运动惯性力传给连杆，这些力的大小和方向是周期性变化的，并带有冲击性质。活塞销在轴承中是作

活塞裙部的销座部分，由于壁厚极不均匀而产生不均匀的热变形，使裙部沿销座中心线 方向增大。同样，活塞在气体压力以及侧推力作用下的变形更使其沿销座中心线方向变长， 而与活塞销座中心线垂直方向的直径将要缩短，即发生了裙部“椭圆变形”，如图 2-8 所示。 为了适应这种变形，防止发生过大的局部磨损，甚至拉缸事故，裙部常被做成反椭圆形（即 短轴在活塞销中心线上）或将销座周围的裙部表面内凹一些。 图 2-8 活塞裙部的椭圆变形 【我们测量活塞裙的磨损量时，必须参照以往的测量记录。】 【筒状活塞滑油的输送普遍采用：滑油由主轴承经曲轴中钻孔送至连杆大端，经过连杆 中钻孔送至连杆小端，再经过活塞销和活塞销座中的孔道送至活塞头冷却空间（见图 2-5）。 冷却后的滑油泄回曲轴箱。】 2)活塞销 活塞销是活塞和连杆的连接件。它把活塞所承受的气体压力以及活塞组的往复运动惯性 力传给连杆，这些力的大小和方向是周期性变化的，并带有冲击性质。活塞销在轴承中是作

摆动运动，难以实现液体油膜润滑。因此，活塞销必须有足够的疲劳强度、刚度、表面硬度和抗冲击韧性。活塞销的材料一般是用含碳量较低的优质碳钢或合金钢，经外表面渗碳、淬火处理，使活塞销表面具有足够硬度，而内部仍有较高的韧性。也有用优质中碳钢经表面氮化处理的。活塞销的结构与其连接方式有关，一般为空的圆柱体结构。活塞销与销座、连杆小端的连接方式有：（1）活塞销浮动于活塞销座和连杆小端衬套中。这种浮动式活塞销，广泛应用于中、高速柴油机中，由于活塞销可以浮动，故活塞销表面磨损小而且均匀。但是，浮动式活塞销与销座以及连杆小端衬套的配合精度要求较高。如果这两处配合间隙过大，会由于间隙的积累使冲击负荷增大，配合间隙过小又可能发生咬死现象。为防止浮动式活塞销轴向窜动而刮伤气缸套，在中、小型柴油机中常用图2-9所示的弹簧锁环。在尺寸比较大的柴油机中，常用图2-10所示的方法限制活塞销的轴向窜动。图中a)、b)是用螺钉固定的盖板，图中c)是在活塞销两端各装一块软金属（如铝合金）的塞盖。(5)()图2-9活塞销的轴向定位【（2）活塞销固定于连杆小端而在活塞销座内摆动。活塞销与连杆小端凸缘用螺钉连接（见图2-11），可以增大活塞销上半部主要承压面的面积，缩小两销座间的跨距，提高销座的承载能力，减小活塞销的变形和磨损。这种结构常用于二冲程柴油机中

摆动运动，难以实现液体油膜润滑。因此，活塞销必须有足够的疲劳强度、刚度、表面硬度 和抗冲击韧性。 活塞销的材料一般是用含碳量较低的优质碳钢或合金钢，经外表面渗碳、淬火处理，使 活塞销表面具有足够硬度，而内部仍有较高的韧性。也有用优质中碳钢经表面氮化处理的。 活塞销的结构与其连接方式有关，一般为空的圆柱体结构。活塞销与销座、连杆小端的 连接方式有： （1）活塞销浮动于活塞销座和连杆小端衬套中。这种浮动式活塞销，广泛应用于中、 高速柴油机中 ，由于活塞销可以浮动，故活塞销表面磨损小而且均匀。但是，浮动式活塞 销与销座以及连杆小端衬套的配合精度要求较高。如果这两处配合间隙过大，会由于间隙的 积累使冲击负荷增大，配合间隙过小又可能发生咬死现象。 为防止浮动式活塞销轴向窜动而刮伤气缸套，在中、小型柴油机中常用图 2-9 所示的弹 簧锁环。在尺寸比较大的柴油机中，常用图 2-10 所示的方法限制活塞销的轴向窜动。图中 a)、b)是用螺钉固定的盖板，图中 c)是在活塞销两端各装一块软金属（如铝合金）的塞盖。 图 2-9 活塞销的轴向定位 〖（2）活塞销固定于连杆小端而在活塞销座内摆动。活塞销与连杆小端凸缘用螺钉连接（见 图 2-11），可以增大活塞销上半部主要承压面的面积，缩小两销座间的跨距，提高销座的承 载能力，减小活塞销的变形和磨损。这种结构常用于二冲程柴油机中

图2-11活塞销与连杆小端固定连接3）活塞环活塞环按其功用可分为气环（密封环）和油环两种。气环的功用主要是密封气缸和散热。【气环的密封作用，主要是靠气环本身的弹性而紧贴于气缸壁（一次密封），以及在气缸内气体压力的作用下而紧贴于气缸壁和环槽下平面（二次密封）实现的。第二次密封比第一次密封更重要。但没有可靠的第一次密封，就不能可靠地形成第二次密封。】【多道气环还可以形成一种曲径式密封，即当环与缸壁、环槽壁贴合不严密时，特别是当环悬浮在环槽中时，气体通过多道环形成的间隙的节流作用，可以大大减少漏气。】为减少摩擦功损失，新型柴油机的发展是适当减少活塞环的数目。一般为保证密封的可靠性，高速柴油机常采用23道气环，中速柴油机用34道气环：新型十字头式低速柴油机用4~5道气环。【×其最后一道气环还具有布油作用（又称布油环）。】【布油环上有布油槽，现代低速机已不用。】活塞环的工作条件。第一道活塞环直接受到高温高压燃气的作用，其它环由于燃气经环的搭口、气缸壁面和环槽处的漏泄，也受到燃气的不同程度的作用。通常气缸内气体经两道气环密封后，第二道环下方的气体压力已经下降到缸内气体压力的10%左右。因此，密封的主要作用是靠上两道气环。活塞环在工作中被活塞带动相对于气缸套做往复运动。由于气体压力、活塞环往复运动的惯性力和气缸套间产生的摩擦力、活塞横向振动和气口挂碰等作用，使活塞环在环槽中产生十分复杂的运动。其中有：轴向运动、径向运动、回转运动、扭曲振动等。由于气缸套壁面失圆、有锥度，活塞环在本身弹力作用下还要产生张合的交变运动。活塞环在高温下工作，润滑条件较差，在环槽中的运动状态又十分复杂，使它与气缸

图 2-11 活塞销与连杆小端固定连接 3)活塞环 活塞环按其功用可分为气环（密封环）和油环两种。 气环的功用主要是密封气缸和散热。【气环的密封作用，主要是靠气环本身的弹性而紧 贴于气缸壁（一次密封），以及在气缸内气体压力的作用下而紧贴于气缸壁和环槽下平面（二 次密封）实现的 。第二次密封比第一次密封更重要。但没有可靠的第一次密封，就不能可 靠地形成第二次密封。】 【多道气环还可以形成一种曲径式密封，即当环与缸壁、环槽壁贴合不严密时，特别是 当环悬浮在环槽中时，气体通过多道环形成的间隙的节流作用，可以大大减少漏气。】为减 少摩擦功损失，新型柴油机的发展是适当减少活塞环的数目。一般为保证密封的可靠性，高 速柴油机常采用 2～3 道气环，中速柴油机用 3～4 道气环；新型十字头式低速柴油机用 4～ 5 道气环。〖×其最后一道气环还具有布油作用（又称布油环）。〗【布油环上有布油槽，现代 低速机已不用。】 【 活塞环的工作条件。第一道活塞环直接受到高温高压燃气的作用，其它环由于燃气经 环的搭口、气缸壁面和环槽处的漏泄，也受到燃气的不同程度的作用。通常气缸内气体经两 道气环密封后，第二道环下方的气体压力已经下降到缸内气体压力的 10%左右。因此，密 封的主要作用是靠上两道气环 。活塞环在工作中被活塞带动相对于气缸套做往复运动。由 于气体压力、活塞环往复运动的惯性力和气缸套间产生的摩擦力、活塞横向振动和气口挂碰 等作用，使活塞环在环槽中产生十分复杂的运动。其中有：轴向运动、径向运动、回转运动、 扭曲振动等。由于气缸套壁面失圆、有锥度，活塞环在本身弹力作用下还要产生张合的交变 运动。活塞环在高温下工作，润滑条件较差，在环槽中的运动状态又十分复杂，使它与气缸