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2015-5-26 閱讀(1705)
氣缸釋義
引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中通過(guò)膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等的殼體通常也稱“氣缸"。
動(dòng)機(jī)內(nèi)的圓筒形空室,里面有一個(gè)由工作流體的壓力或膨脹力推動(dòng)的活塞,某些特殊型發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的類似的、但非圓筒形的部分。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用缸數(shù)有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的發(fā)動(dòng)機(jī)常用3缸(如夏利7100),1—2.5升一般為4缸發(fā)動(dòng)機(jī),3升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為6缸,4升左右為8缸,5.5升以上用12缸發(fā)動(dòng)機(jī)。按照發(fā)動(dòng)機(jī)的排列方式,又可分為有W型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如大眾輝騰W12、奧迪A8W12)、V型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如奔馳S600、寶馬760)、W型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如帕薩特W8)、V型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如新奧迪A6L4.2)、水平對(duì)置6缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如斯巴魯森林人)、V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)、直列5缸發(fā)動(dòng)機(jī)和直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)等。一般來(lái)說(shuō),在同等缸徑下,缸數(shù)越多,排量越大,功率越高;在同等排量下,缸數(shù)越多,缸徑越小,轉(zhuǎn)速可以提高,從而獲得較大的提升功率。
一般來(lái)說(shuō),同等排量情況下,氣門越多,進(jìn)排氣效率越好,就像一個(gè)人跑步,累得氣喘吁吁時(shí),需要張大嘴巴呼吸。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)多是每缸一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門,這種二氣門配氣機(jī)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,制造成本低,維修起來(lái)也相對(duì)容易。對(duì)于輸出功率要求不太高的普通發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),兩氣門就能獲得較為滿意的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與扭矩性能。
排量較大、功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)要采用多氣門技術(shù)。zui簡(jiǎn)單的多氣門技術(shù)是三氣門結(jié)構(gòu),即在一進(jìn)一排的二氣門結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上再加上一個(gè)進(jìn)氣門。近年來(lái),世界各大汽車公司新開發(fā)的轎車大多采用四氣門結(jié)構(gòu)。四氣門配氣機(jī)構(gòu)中,每個(gè)氣缸各有兩個(gè)進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門。
四氣門結(jié)構(gòu)能大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣、排氣效率,新款轎車大都采用四氣門技術(shù)。當(dāng)然,大眾汽車多采用五氣門技術(shù),如老款捷達(dá)王的20V發(fā)動(dòng)機(jī),寶來(lái)1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)也是五氣門。
不過(guò),達(dá)到或超過(guò)六氣門不僅使配氣結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜,還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)壽命縮短,氣門開啟的空間簾區(qū)(氣門的圓周和氣門的升程)也較小,效率下降。因此,四氣門技術(shù)目前使用zui為普遍。
氣缸分類
直線運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸、氣爪等。
氣缸結(jié)構(gòu)
氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成
1)缸筒
缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內(nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng),缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對(duì)鋼管缸筒,內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻,以減小摩擦阻力和磨損,并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外,還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸,缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)?! ?BR>SMCCM2氣缸活塞上采用組合密封圈實(shí)現(xiàn)雙向密封,活塞與活塞桿用壓鉚鏈接,不用螺母。
2)端蓋
端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口,有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈,以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套,以提高氣缸的導(dǎo)向精度,承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載,減小活塞桿伸出時(shí)的下彎量,延長(zhǎng)氣缸使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過(guò)去常用可鍛鑄鐵,現(xiàn)在為減輕重量并防銹,常使用鋁合金壓鑄,微型缸有使用黃銅材料的。
3)活塞
活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣,設(shè)有活塞密封圈?;钊系哪湍キh(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性,減少活塞密封圈的磨耗,減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長(zhǎng)使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料?;钊膶挾扔擅芊馊Τ叽绾捅匾幕瑒?dòng)部分長(zhǎng)度來(lái)決定?;瑒?dòng)部分太短,易引起早期磨損和卡死?;钊牟馁|(zhì)常用鋁合金和鑄鐵,小型缸的活塞有黃銅制成的?!?BR>4)活塞桿
活塞桿是氣缸中zui重要的受力零件。通常使用高碳鋼,表面經(jīng)鍍硬鉻處理,或使用不銹鋼,以防腐蝕,并提高密封圈的耐磨性?! ?BR>5)密封圈
回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)密封,靜止件部分的密封稱為靜密封。
缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種:
整體型、鉚接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型。
6)氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對(duì)活塞進(jìn)行潤(rùn)滑。也有小部分免潤(rùn)滑氣缸。
工作原理
根據(jù)工作所需力的大小來(lái)確定活塞桿上的推力和拉力。由此來(lái)選擇氣缸時(shí)應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了,輸出力不夠,氣缸不能正常工作;但缸徑過(guò)大,不僅使設(shè)備笨重、成本高,同時(shí)耗氣量增大,造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu),以減少氣缸的尺寸。
下面是氣缸理論出力的計(jì)算公式:
F:氣缸理論輸出力(kgf)
F′:效率為85%時(shí)的輸出力(kgf)--(F′=F×85%)
D:氣缸缸徑(mm)
P:工作壓力(kgf/cm2)
例:直徑340mm的氣缸,工作壓力為3kgf/cm2時(shí),其理論輸出力為多少?芽輸出力是多少?
將P、D連接,找出F、F′上的點(diǎn),得:
F=2800kgf;F′=2300kgf
在工程設(shè)計(jì)時(shí)選擇氣缸缸徑,可根據(jù)其使用壓力和理論推力或拉力的大小
例:有一氣缸其使用壓力為5kgf/cm2,在氣缸推出時(shí)其推力為132kgf,(氣缸效率為85%)問(wèn):該選擇多大的氣缸缸徑?
由氣缸的推力132kgf和氣缸的效率85%,可計(jì)算出氣缸的理論推力為F=F′/85%=155(kgf)
由使用壓力5kgf/cm2和氣缸的理論推力,查出選擇缸徑為?63的氣缸便可滿足使用要求。
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