(1)发动机活塞的工作条件
活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触,瞬时温度可达2500K以上。因此,活塞受热严重,而散热条件又很差。活塞工作时温度很高,顶部高达600~700K,且温度分布很不均匀;
活塞顶部承受气体压力很大,特别是做功行程压力最大,汽油机高达3~5MPa,柴油机高达6~9MPa,这就使得活塞产生冲击,并承受侧压力的作用;活塞在气缸内以很高的速度(8~12m/s)往复运动,且速度在不断地变化,这就产生了很大的惯性力,使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作,会产生变形并加速磨损,还会产生附加载荷和热应力,同时受到燃气的化学腐蚀作用。
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(2)发动机活塞的工作要求
由于活塞顶部直接与高温燃气接触,承受着燃气带有冲击性的高压力,在气缸中高速运动,从而加速活塞外表的磨损,也容易引起活塞变形。活塞承受的气压力和惯性力是呈周期性变化的,并且由于活塞各部分的温度极不均匀,活塞内部将产生一定的热应力。所以要求活塞质量小,热膨胀系数小,导热性好而且耐磨。
铝合金活塞具有质量小、导热性好的优点,在汽车发动机上被广泛采用。其缺点是热膨胀系数较大,在温度升高时,强度和硬度下降较快。为了克服这些缺点,一般要在结构设计机械加工和热处理上采取各种措施加以弥补。有些发动机活塞采用优质铸铁或耐热钢制造。