活塞销在发动机中承担什么核心功能？

活塞销是发动机中连接活塞与连杆的关键运动部件,其作用是将活塞承受的气体压力传递给连杆，驱动曲轴旋转，作为发动机动力传递的核心“枢纽”，活塞销工作环境极为恶劣，需在高温、高压、高速及润滑不足的条件下长期稳定工作，其性能直接影响发动机的动力性、可靠性和耐久性。

活塞销的工作条件与核心要求

活塞销的工作环境严苛,需同时满足多重苛刻要求：

1. 高温环境：活塞顶部直接接触燃烧火焰，温度可达300-400℃，热量通过活塞销传递至连杆小头，导致活塞销自身温度通常在150-200℃，材料需在此温度下保持力学性能。
2. 高压冲击：发动机做功瞬间，活塞顶部爆发压力可达3-5MPa（汽油机）或10-15MPa（柴油机），活塞销需承受周期性冲击载荷，避免塑性变形或断裂。
3. 高速往复运动：活塞销随活塞在缸内做高速往复运动，线速度可达10-20m/s，同时自身还绕轴线旋转，需具备良好的耐磨性和抗疲劳性能。
4. 润滑条件差：活塞销依靠飞溅润滑，油膜形成困难，易发生边界摩擦，需通过表面处理减少磨损。

基于上述条件,活塞销必须具备高强度、高耐磨性、良好冲击韧性及散热能力，同时重量尽可能轻以减少惯性力。

活塞销的结构设计与材料选择

结构设计

活塞销多为空心圆柱体,兼顾强度与轻量化需求，根据截面形状可分为：

• 等截面管形：结构简单，制造方便，广泛应用于中小型发动机；
• 变截面阶梯形：两端加粗，中间减薄，优化应力分布，适用于高强化发动机；
• 组合式：由内外套管组成，用于特殊工况（如赛车发动机），但成本较高。

固定方式是结构设计的核心,直接影响工作可靠性，主要分为两类：

固定方式	结构特点	应用场景	优缺点
全浮式	活塞销与活塞销座、连杆小头均为间隙配合，工作时可自由转动（靠飞溅润滑）	大多数汽油机、柴油机	优点：磨损均匀，寿命长；缺点：需加装卡环防脱落，对加工精度要求高
半浮式	活塞销固定在活塞销座或连杆小头中，另一端间隙配合（仅一端转动）	部分小型汽油机、摩托车发动机	优点：结构简单，无需卡环；缺点：单侧磨损快，寿命较短

材料与热处理

活塞销材料需兼顾强度与韧性,常用以下两类：

• 低碳合金钢：如20Cr、20Mn2、20CrMnTi等，经渗碳淬火处理，渗碳层深度通常为0.8-1.5mm，表面硬度58-63HRC，心部硬度30-40HRC，既保证表面耐磨性，又使心部具有足够韧性以承受冲击。
• 合金铸铁：如钼铬合金铸铁，通过等温淬火获得贝氏体组织，成本较低，但韧性和疲劳强度略低于钢，多用于小型发动机。

活塞销的失效形式与维护要点

常见失效形式

• 磨损：销与销座、连杆小头的配合面因润滑不良或杂质侵入出现划伤、拉毛，间隙增大导致异响（如“哒哒”声，冷启动时明显）。
• 疲劳断裂：长期承受交变应力，在销孔或油孔处出现裂纹，扩展后突然断裂，可能导致拉缸、连杆变形等严重故障。
• 表面剥落：渗碳层因过热或组织不均匀出现点状剥落，破坏油膜，加速磨损。
• 塑性变形：超负荷运行或散热不良导致高温软化，销孔椭圆化，破坏配合精度。

维护与检查

• 润滑保养：使用符合规格的机油，定期更换，避免因油品劣化或油量不足导致润滑失效。
• 间隙检查：维修时测量活塞销与销座的配合间隙（汽油机通常为0.005-0.015mm，柴油机为0.015-0.035mm），间隙过大会异响，过小易卡滞。
• 更换周期：一般与活塞、连杆组件同步更换（大修或行驶20-30万公里），发现异响、间隙超标或表面损伤时立即更换。

相关问答FAQs

Q1：活塞销异响和气门异响如何区分？
A：两者可通过声音特征和转速关系区分：活塞销异响是“哒哒”的金属敲击声，冷启动时明显（冷态间隙大），转速升高后短暂减轻，中高速时又加剧；气门异响是“嗒嗒”的连续声，随转速升高频率加快，怠速时清晰，中高速后因气门机构惯性增大可能减弱，断缸测试（逐缸断油）时，活塞销异响会消失，气门异响无变化。

Q2：更换活塞销时需要注意哪些事项？
A：需注意三点：一是必须成组更换（活塞销、活塞、连杆小头需配对，避免重量差导致动平衡破坏）；二是安装全浮式活塞销时，需将活塞加热至80-100℃（热水或机油加热），严禁用火焰直接加热，防止变形；三是安装卡环时，确保卡环完全嵌入环槽，露出量不超过0.5mm，防止工作中脱落导致拉缸。