活塞平均速度

压缩机的结构参数之一

活塞平均速度Cm(单位为m/s)是发动机的最重要的结构参数之一，它直接反映了往复运动零件的高速性。

简介

活塞平均速度是对活塞式内燃机的性能指标有着全面影响的一个重要参数。选择得是否恰当合理，直接影响到内燃机的动力性能，经济性能，机械负荷，热负荷，振动与噪声特性。

内燃机活塞平均速度为：

式中，—活塞的平均速度（米/秒）；s—活塞的行程（厘米）；N—曲轴的转数（转/分）。一般内燃机活塞的平均速度大致如图《一般内燃机活塞的平均速度》所示。

对发动机动力性能的影响

活塞式发动机的有效功率Ne可由下式计算出：

式中，Ne ——发动机输出有效功率（kW）；

Pe——发动机平均有效压力（MPa）；

D——气缸直径（mm）；

Vh——气缸工作容积（L）；

i——气缸数目（个）；

n——发动机转速（r/min）；

τ——发动机冲程数；

Cm——活塞平均速度（m/s）。

可见，当平均有效压力Pe与气缸直径D一定时，有效功率Ne与活塞平均速度Cm成正比，随着发动机活塞平均速度的提高，可使其升功率增大、体积减少、重量减轻、结构更紧凑。

对充量系数的影响

在吸气过程中，新鲜空气流经进气管而进入气缸内，而进气管温度总要高于大气温度。这样，由于温度差的存在，空气流过进气管壁面时，受到不同程度的等压加热，造成本身密度下降，其最终结果使充量系数下降。当活塞平均速度增加时(假设发动机活塞行程、负荷一定，仅转速增加)，因循环重复次数增多而气缸壁面、进气管内表面温度增加，当大气温度不变时，温差增大使新鲜充量空气加热量增加，从而因热传导使吸入空气所获得的温升△T增加，但另一方面，因转速增加，新鲜空气与截面接触时间急剧减小，故加热量减少，获得的温升△T下降。

对发动机热负荷的影响

发动机的热负荷随平均有效压力与活塞平均速度的增大而迅速增大。过高的活塞平均速度，必将导致发动机热负荷增大，从而导致材料的机械性能下降，润滑油膜破坏甚至形成积炭，结焦现象，使润滑油消耗量急剧增加，发动机经济性下降。同时还将破坏受热运动副零件之间的正常配合间隙，从而导致整机性能下降、恶化。

对压缩机性能影响

因此，在保证压缩机运转可靠性、耐久性和合理的动力经济指标前提下，提高值对缩小压缩机的尺寸具有重要意义，这是设计人员努力追求的目的。但是，提高的值，压缩机的机械摩擦和零件的磨损均增加，机械效率和机器的寿命下降。也决定着工质在压缩机流通截面处的流动速度。ūp大时，吸排气阀处的流动阻力损失增大，这样，降低了压力系数，增加了功率消耗。此外，值也决定着压缩机的往复惯性力载荷和由此而引起的零件应力和应变的大小。在几何尺寸和材料相同的情况下，它们是和ūp的平方成正比的，因而，影响到压缩机的强度和刚度，也影响到压缩机的动力平衡性。

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