無(wú)氣缸套式機(jī)體即不鑲嵌任何氣缸套的機(jī)體,在機(jī)體上直接加工出氣缸,優(yōu)點(diǎn)是可以縮短氣缸中心距,使機(jī)體尺寸和質(zhì)量減小。但成本較高。
干式氣缸套不與冷卻液接觸,壁厚為2~3mm,外表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均須精加工,以保證必要的位型精度和便于拆裝。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體剛度大,氣缸中心距小,質(zhì)量輕,加工工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是傳熱較差,溫度分布不均勻,容易發(fā)生局部形變。
濕式氣缸套外壁與冷卻液直接接觸,壁厚5~8mm,利用上下定位環(huán)帶實(shí)現(xiàn)徑向定位,軸向定位靠氣缸套上部凸緣與機(jī)體頂部相應(yīng)的支承面配合實(shí)現(xiàn)。濕式氣缸套的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體上沒(méi)有密封水套,容易鑄造,傳熱好,溫度分布比較均勻,修理方便,不必將發(fā)動(dòng)機(jī)從汽車上拆下就可更換氣缸套。缺點(diǎn)是機(jī)體剛度差,容易漏水。
氣缸內(nèi)表面由于受高溫高壓燃?xì)獾淖饔貌⑴c高速運(yùn)動(dòng)的活塞接觸而極易磨損。為提高氣缸的耐磨性和延長(zhǎng)氣缸的使用壽命而又有不同的氣缸結(jié)構(gòu)形式和表面處理方法。氣缸結(jié)構(gòu)形式有三種:無(wú)氣缸套式、干氣缸套式、濕氣缸套式。
無(wú)氣缸套式機(jī)體即不鑲嵌任何氣缸套的機(jī)體,在機(jī)體上直接加工出氣缸,優(yōu)點(diǎn)是可以縮短氣缸中心距,使機(jī)體尺寸和質(zhì)量減小。但成本較高。
干式氣缸套不與冷卻液接觸,壁厚為2~3mm,外表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均須精加工,以保證必要的位型精度和便于拆裝。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體剛度大,氣缸中心距小,質(zhì)量輕,加工工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是傳熱較差,溫度分布不均勻,容易發(fā)生局部形變。
濕式氣缸套外壁與冷卻液直接接觸,壁厚5~8mm,利用上下定位環(huán)帶實(shí)現(xiàn)徑向定位,軸向定位靠氣缸套上部凸緣與機(jī)體頂部相應(yīng)的支承面配合實(shí)現(xiàn)。濕式氣缸套的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體上沒(méi)有密封水套,容易鑄造,傳熱好,溫度分布比較均勻,修理方便,不必將發(fā)動(dòng)機(jī)從汽車上拆下就可更換氣缸套。缺點(diǎn)是機(jī)體剛度差,容易漏水。
氣缸套應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐熱性能,還應(yīng)具有較好的耐磨性能。工作中應(yīng)有良好潤(rùn)滑和冷卻。
缸套一般采用含磷或含硼的耐磨合金鑄鐵作材料,如 HT25-47、HP-CuCrMo 等。缸套的內(nèi)表有時(shí)還進(jìn)行鍍鉻(松孔鍍鉻、貯油網(wǎng)點(diǎn)鍍鉻), 氮化或磷化等處理,以提高耐磨性能。缸套內(nèi)表硬度通常要求大于HB200,且與活塞環(huán)硬度有良好匹配。內(nèi)表面還應(yīng)有適當(dāng)?shù)拇植诙?,使其具有一定貯油能力和磨合性能。內(nèi)表面應(yīng)有足夠的圓度和圓柱度精度,安裝支承面對(duì)內(nèi)孔中心應(yīng)有較高的位置精度。
氣缸套內(nèi)表受高溫高壓燃?xì)庵苯幼饔茫⑹冀K與活塞環(huán)及活塞裙部發(fā)生高速滑動(dòng)摩擦。外表與冷卻水接觸,在較大溫差下產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)釕?yīng)力,受冷卻水腐蝕?;钊麑?duì)缸套的側(cè)推力不僅加劇其內(nèi)表摩擦,并使其產(chǎn)生彎曲。側(cè)推力改變方向時(shí),活塞還撞擊缸套。此外還受到較大的安裝預(yù)緊力。
氣體壓力使氣缸壁產(chǎn)生切向拉應(yīng)力和徑向壓應(yīng)力,并且在內(nèi)表面最大,這種應(yīng)力都是高頻脈動(dòng)應(yīng)力。
因缸壁內(nèi)外溫差產(chǎn)生極大的熱應(yīng)力,一般溫度下使內(nèi)表面產(chǎn)生壓應(yīng)力而冷卻面存在拉應(yīng)力。但在特高氣溫下,近內(nèi)表面金屬蠕變塑性變形,而冷卻后即在內(nèi)表面形成殘余拉應(yīng)力,這種隨起動(dòng)、停車變化引起的低頻應(yīng)力會(huì)使材料疲勞。