柴油发电机组的活塞材质和作用

1、功用、工作条件与要求

发电机组活塞的功用是与气缸盖等共同组成燃烧室、承受气缸内气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。

活塞是在频繁变化的瞬时高温、高压、高速及液体润滑和散热均困难的条件下工作的：

1）气体压力与温度：燃烧过程气体瞬时压力最高可达5Mpa左右，有的柴油发电机甚至可达10Mpa，使数万乃至十几万牛顿的力，突然作用到活塞顶上，高速时每秒发生20-40次。与此同时，瞬时温度最高可达2000K以上的炽热气体覆盖于活塞顶，而散热条件却很差——虽然活塞顶的热量由冷混合气体和机油带走一部分，但主要是通过气缸壁间接传给冷却水或散热片，致使活塞承受很高的热负荷。

2）速度：活塞运动速度的大小和方向在不断地变化，产生的惯性力可造成很大的机械负荷。另外，活塞的平均速度在12m/s左右，瞬时速度要高得多，因而它和缸壁的摩擦是个不可忽视的问题。

鉴于其作用和恶劣的工作条件，对活塞的要求是：

要有足够的强度和刚度；

质量要尽量小，以保持最小的惯性力；

导热性要好，有充分的散热能力；

要有足够的耐热性；

活塞与气缸壁间应有较小的摩擦系数；

温度变化时，尺寸和形状变化要小；

和气缸壁间要保持最小的间隙。

2、活塞材质

发电机组的活塞普遍采用铝合金。这是由于铝合金具有密度小，导热性能好的突出优点，有利于提高发电机组的功率（密度小则质量及惯性小，发电机组允许的转速较高；导热性能好，则活塞顶面中央温度不致太高，充气效率高）。铝合金的突出缺点是膨胀系数大，高温强度性差，但采用合理的结构，能满足使用要求。

活塞用的铝合金中，使用较广泛的是硅铝合金，因其有较小的膨胀系数和密度，耐磨性也较好。少数机械负荷和热负荷较大的柴油发电机活塞采用了高温强度和导热性能好的铜镍镁铝合金，它的膨胀系数和密度都大于硅铝合金，而且价格也较贵。

由于不同成分的铝合金其膨胀系数和密度均不相同,所以使用时不同厂家的活塞不可混装，也不能照搬同样的装配间隙。

近年柴油发电机活塞开始研究使用灰铸铁，以发挥灰铸铁的优势（成本低，耐热性好，膨胀系数小，能减小装配间隙）。新设计的灰铸铁活塞重量甚至比铝合金还轻。

 

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