鋼活塞銷孔接觸磨損優化設計研究

羅紹杰?楚翔宇?李倩

摘 要 隨著柴油機排放、強化程度等的提升，爆壓和升功率不斷提高，活塞所承受的機械負荷和熱負荷也越來越高。鋼活塞銷孔直徑相對較大，活塞銷較短，因此，活塞銷的彎曲變形量較小，橢圓變形量較大，活塞銷孔外側應采取較大的異型銷孔設計，以防止銷孔外側拉。本文就鋼活塞銷孔接觸磨損優化設計展開探討。

關鍵詞 柴油機;鋼活塞;接觸磨損;銷孔形線;有限元計算

引言

在現代發動機活塞設計中，通常將活塞銷孔中心線相對于活塞中心線偏置一定距離，即采用銷孔偏心設計。銷孔偏心作為影響其二階運動的主要參數之一，在實際開發設計過程中，往往是解決活塞運動平穩性、發動機噪聲、摩擦損失、活塞側向力及缸套穴蝕等問題最簡單有效的方法。然而，銷孔偏心也會影響活塞受力及力矩平衡，進而對活塞二階運動和裙部潤滑特性產生重要影響，如改變了活塞裙部與氣缸壁間的接觸負荷，可能會加劇或改善活塞磨損等。

1 鑄鋼活塞應用概況

鑄鋼的機械強度高，耐熱性、耐蝕性以及耐磨性均優于鋁合金和鑄鐵，具有高的彈性模量，優良而穩定的高溫性能和比較低的線膨脹系數等優點，但缺點是密度大、加工麻煩、成本高，對缸套的磨損嚴重。為使活塞質量更輕，通常將鋼制活塞的結構設計得十分復雜，活塞體斷面很薄。由于省去了大量的材料，整個活塞的質量比目前鑲嵌耐熱奧氏體鑄鐵環槽的鋁合金活塞約輕30%，具有實際應用價值。……