活塞環(huán)是發(fā)動機(jī)的重要零件之一?;钊h(huán)分為氣環(huán)和油環(huán)兩種,。活塞環(huán)的作用:密封氣體,;均勻分布?xì)飧妆谏系臐櫥?,并防止?jié)櫥透Z入燃燒室;導(dǎo)出活塞上的熱量,;支承活塞,,防止活塞直接與氣缸壁接觸?;钊h(huán)工作的好壞直接影響發(fā)動機(jī)的性能,、工作可能性和使用壽命。
1 活塞環(huán)的作用 1.1氣環(huán)的作用 氣環(huán)起密封氣體及導(dǎo)熱的作用,,其本身具有一定彈力,。將環(huán)壓在缸壁上。當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時,,高壓氣體進(jìn)入環(huán)槽,,
一方面將環(huán)壓緊在環(huán)槽上,另一方面環(huán)背將更緊密地壓在缸壁上起到更好的密封作用,。當(dāng)氣體通過第一道環(huán)隙竄入第二道時,,
壓力已大大降低。而且第二道環(huán)漏泄的氣體極少。為了進(jìn)一步減少摩擦損失,,有的發(fā)動機(jī)只采用一道氣環(huán),。第二道氣環(huán)密封任務(wù)較輕,
而且工作條件較一道好些,。為了避免機(jī)油竄入燃燒室,,所以要求第二道氣環(huán)除密封氣體外,還有一定的刮油作用,。
1.2 油環(huán)的作用 油環(huán)的作用是將一定的潤滑油均勻分布在缸壁上,,防止?jié)櫥透Z入燃燒室并保證活塞環(huán)和缸壁的潤滑。 油環(huán)要刮下缸壁上多余的油,須較大的徑向力將環(huán)壓在缸壁上,。由于環(huán)背沒有氣體壓力的幫助,,故環(huán)本身要具有較大的彈力及較小
的接觸面積,同時刮下的潤滑油要能順利地流回油底殼,,所以油環(huán)槽背設(shè)有回油孔或切口,。
2 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)分析 2.1活塞環(huán)各部分名稱,如圖1所示,。
2.2切口形式 活塞環(huán)切口基本上有3種形式:直切口,、斜切口和梯形切口,如圖2所示,。其中用得最普遍的是直切口,。二行程發(fā)動機(jī)為防止
環(huán)切口與缸壁上的氣口相碰,在切口處用銷釘檔住,,不讓環(huán)在環(huán)槽內(nèi)轉(zhuǎn)動,,如圖3所示。
2.3 常用氣環(huán)斷面形狀 氣環(huán)斷面形狀如圖4所示,。 矩形環(huán):斷面呈矩形,,制造簡單,廣泛采用,。 錐形環(huán):將工作面制成小錐度以提高表面接觸壓力,,有利于是磨合密封,并有一定的刮油作用,。錐形環(huán)用肉眼不一定能看出錐角
,,所以一定要做標(biāo)記,不能裝反,。正確安裝應(yīng)是正錐形,,其錐頂向上。
a)矩形環(huán) b)錐面環(huán) c)桶面環(huán) d)內(nèi)切槽環(huán) e)下切槽環(huán) f)內(nèi)傘環(huán) g)雙面梯形環(huán) h)單面梯形(楔形環(huán))
扭曲環(huán):凡環(huán)內(nèi)外切角,、切槽均是扭曲環(huán)。由于環(huán)內(nèi)、環(huán)外切角或切槽扭曲方向不一,,而安裝后要求扭曲呈正錐形,,所以安裝扭曲環(huán)時,
環(huán)內(nèi)切角或切槽面須向上,,環(huán)外切槽面向下,。 桶形環(huán):桶形環(huán)表面呈桶形,其優(yōu)點是能更好地適應(yīng)短裙活塞在氣缸中擺動,,使之更好地與氣缸和活塞相配合,。 梯形環(huán):梯形環(huán)斷面呈梯形。其在環(huán)槽內(nèi)作徑向運(yùn)動時,,側(cè)隙發(fā)生變化,,能將槽中的沉積物擠出,從而提高抗結(jié)膠能力,。 通常第一道氣環(huán)(頂環(huán))采用矩形,、桶形環(huán)。而錐形環(huán),、扭曲環(huán)常用于第二道氣環(huán),。梯形環(huán)則多用于柴油機(jī)。
2.4 油 環(huán) 油環(huán)的結(jié)構(gòu)形式,通常有3種,。 1)整體式或單片式油環(huán) 它是最普通的一種,,其斷面形狀如圖5所示。為了提高刮油能力,,表面較小以提高接觸壓力,,有時還作成鷹嘴形,可進(jìn)一步提
高刮油能力,。環(huán)上開有通孔或通槽,,引導(dǎo)刮下的潤滑油經(jīng)活塞上的回油孔流回曲軸箱。
2)螺旋撐簧油環(huán) 它是在單片油環(huán)背面安裝螺旋撐簧,,如圖6所示,。安裝撐簧是為了提高油環(huán)徑向壓力并保持穩(wěn)定性。 3)鋼帶組合油環(huán) 它是由二片鋼(刮)片和一片襯環(huán)組成,,如圖7所示,,這種環(huán)的特點是接觸壓力高,上下刮片能分別動作,,具有良好的適應(yīng)性,。每
片刮片不僅外圓與氣缸表面接觸進(jìn)行刮油,阻止滑油上竄,,而且上,、下端面和環(huán)槽上,、下端面之間也保持接觸,起密封作用,。所以封油
效果良好,。汽車、摩托車發(fā)動機(jī)多采用鋼帶組合油環(huán),。
圖7 鋼帶組合油環(huán)
3 活塞環(huán)材料 常用活塞環(huán)材料有:合金鑄鐵,、球墨鑄鐵、不銹鋼,、合金鋼,、彈簧鋼。
4 活塞環(huán)表面處理 鍍鉻環(huán):采用的是松孔鍍鉻,,鍍鉻層硬度很高(HV800以上),,摩擦系數(shù)很小,而且松孔鍍鉻層具有良好的貯油結(jié)構(gòu),,顯著提 高活塞環(huán)的耐磨性,。 氮化環(huán):氮化層硬度達(dá)950HV以上,脆性1級,,具有良好的耐磨性和耐蝕性,。 滲陶環(huán):采用超微粒低溫等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù),在金屬表面生成一種雙向擴(kuò)散的微晶體與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并存的金屬陶瓷薄膜,。經(jīng)滲陶處理后表面硬度增加,,延長了使用壽命。 表面磷化:經(jīng)化學(xué)處理,,使活塞環(huán)表面生成一層磷化膜,,對產(chǎn)品起到防銹作用,同時提高環(huán)的初期磨合性,。
表面氧化:在高溫和強(qiáng)氧化劑的條件下,,鋼質(zhì)材料表面生成一層氧化膜,具有耐腐蝕性,,減磨潤滑等,。 |