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活塞敲击:原因及缓解方法

【摘要】:活塞敲击是因活塞与气缸壁之间的间隙过大,在活塞的侧向推力作用下发生敲击噪声的现象。把此现象称为活塞敲击。旋转运动 图10-8所示为活塞敲击的作用力。图10-8 活塞敲击的作用力如果上述两者之一的符号改变,则以它端为中心产生旋转运动,即使两端均离开,也会产生对中心的并行运动和旋转运动的组合运动。缓解活塞敲击的措施有,尽可能减小活塞偏离量δ和活塞间隙c,或在冲撞部位使用缓冲材料等方法,但均不理想。

活塞敲击是因活塞与气缸壁之间的间隙过大,在活塞的侧向推力作用下发生敲击噪声的现象。

1.活塞侧向推力

因作用在活塞上的力F要通过倾斜角为φ的连杆支撑,因此会产生推动气缸壁的力(侧向推力)Fn

Fn=Ftanφ

活塞的侧向推力Fn对于活塞与气缸之间的润滑或摩擦方面相当重要。活塞偏离量表示气缸中心(中心线)与活塞中心(中心线)之间的偏差,这是以减少因活塞侧向推力导致的噪声为目的而设计的。

2.敲击运动

(1)并行运动 因活塞与气缸壁之间存在间隙c,活塞在侧向推力Fn作用下压向气缸的一侧壁,并在侧向推力向相反方向改变时,加速撞向相反方向的气缸壁上,此现象高速反复,因此发生噪声。把此现象称为活塞敲击。假设往复运动部分的质量为m,质量中心与活塞中心线(力作用线、x轴)一致,活塞偏离量δ为0,忽略因间隙导致的力轴的偏心,往复运动部分y方向的运动方程式为

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在此运动碰撞能量的作用下,发生振动和噪声、冷却液的气穴现象,以及活塞裙部的变形、摩擦阻力增大等许多障碍现象。

(2)旋转运动 图10-8所示为活塞敲击的作用力。活塞右侧离开气缸壁,在活塞销中心G周围产生转矩Fnh,活塞产生旋转力,但通常其力量较小,接近于并行运动。但是,如图所示,当活塞销的中心与气缸中心线偏离δ=2~3mm,会产生较大的旋转力Fδ。假设活塞AB端的支撑力分别为FnAFnB,这对OAOB点的转矩相互平衡,可以如下述进行计算。

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图10-8 活塞敲击的作用力

如果上述两者之一的符号改变,则以它端为中心产生旋转运动,即使两端均离开,也会产生对中心的并行运动和旋转运动的组合运动。

缓解活塞敲击的措施有,尽可能减小活塞偏离量δ和活塞间隙c,或在冲撞部位使用缓冲材料等方法,但均不理想。