活塞环基础知识.ppt

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1、活塞环培训目录第一章 活塞环的工作原理及作用第二章 活塞环的结构及工作原理第三章 活塞环的表面处理第四章 活塞环常用术语第五章 活塞环的材料第六章 活塞环的质量标准及检测方式第七章 活塞环的安装说明,第一章活塞环的工作原理及作用,1、1简述活塞环的工作环境 活塞环在发动机中的工作条件是十分恶劣和矛盾的。它承受燃烧室燃气燃烧所产生的高压和高热，即承受着由此产生的高的机械负荷和热负荷，又因为要上下高变速运动而与汽缸壁、活塞环槽发生相对的摩擦运动，有摩擦就要供应充足的润滑油以便在磨擦面形成油膜来减小磨擦，（如若不加机油就会严重磨损和拉缸），可是机油又易能过环与环槽的泵油作用进入燃烧室，导致燃烧过程恶

2、化、积炭、结胶和加速磨损。1.2活塞环在发动机中的四大主要作用:1活塞环的密封作用2.活塞环的控油作用3.活塞环的传热作用4.活塞环对活塞的支撑作用,活塞环的密封作用,第一道气环主要是密封气体第二道是密封气体与调节油膜厚度,1:燃烧室的组成：汽缸、汽缸盖、活塞、活塞环。：燃烧室必须尽可能的密封气体，这样快速燃烧的油气混合物才能推动汽缸的活塞向下运动带动曲轴转动，此功能称为“密封气体”。：其中第一道环密封80-90%的气体;第二道环密封10-20%的气体;油环密封约5%的气体.,活塞环的控油作用,1、活塞环刮油功能是指避免机油过多进入燃烧室，油环将汽缸壁上多余的机油刮下到活塞内，将机油消耗保持在

3、所需水平同时降低有害废气排放。2、其中油环控制约70-90%的机油,气环控制约10-20%的机油,油环刮下机油由漏油孔流入活塞。,回油孔,活塞环的传热作用,1、活塞环将热量从高温的活塞传导至冷却的汽缸壁或发动机缸体上。2、燃气燃烧产生70%80%的热量从活塞环槽经由活塞环传至汽缸壁，热量传导功能对于保持活塞环和活塞的稳定性非常重要，只有这样才能保持气体密封功能不受损害。,.活塞的热量通过活塞环传至汽缸壁。,活塞环的支撑作用,1、在侧压力作用下，活塞在作往复运动的同时还压向气缸壁，因此可能发生撞击缸壁的现象，2、活塞环的支撑作用是指避免这种撞击现象，减小磨损。,第二章,活塞环的结构及形状,活塞环

4、,整体环,气环,矩形环,梯形环,梯形环,柱面,桶面,锥面,内倒角,内切台,内棱边倒角,外棱边倒角,无镀层,全镀层,半镀层,镶嵌,刮环,鼻形环,外切扭曲环,柱面,锥面,内棱倒角,无镀层,镶嵌,油环,槽油环,异向倒角油环,同向倒角油环,内棱边倒角,分类原则结构 外圆面形状功能 棱边形状剖面形状 镀层结构 撑簧类型,组合环,油环,螺旋撑簧环,钢带组合环,开槽油环,异向倒角油环,同向倒角油环,异向倒角成形磨削油环,无镀层,全镀层,分类原则结构 外圆面形状功能 棱边形状剖面形状 镀层结构 撑簧类型,活塞环,2.1.2 断面形状分类1、矩形环（）矩形环是最简单的压缩环，其功能全，用于压缩机、割草机及其它两

5、冲 程发动机。矩形环是目前用得最多的一种截面形状。结构简单、制造方便，适于大于批量生产。但性能较差，在高速强化柴油机上很少应用。2、梯形环（）梯形环通常用于热负荷大的柴油内燃机的第一道压缩环（气环）。由于活塞环的径向运动，可有防止碳化物沉积及活塞环结胶卡死。梯形环的缺点是工艺复杂，特别是两侧表面（圆锥面）的精加工较困难。3、楔形环（）楔形环类似于梯形环,其楔角日本标准和联邦德国标准均定为7度(量规角度)。楔形环的刮油性能和密封性能良好，它的抗胶结作用较梯形环小,一般柴油机第一环常采用楔形环。半梯形环的弹力比同断面积的矩形环约减少l0%,4、外切台扭曲环 不宜用作第一道环，多数用在油环上面的那道

6、气环。具有磨合期短，控油好的优点，但气密性较差，漏气量比其它扭曲环大3050。在开口两端不切通则可减少漏气量。5、鼻形环（）鼻形环多用于中速内燃机的二道、三道压缩环。鼻形环具有刮刀般的棱边，所以刮油能力很好。鼻形环的漏气量较其他压缩环大，为了减少端隙的漏气量，鼻形环开口处留一段不切槽。6、开槽油环（）最早使用的油环型式，7、异向倒角开槽油环（）异向倒角开槽油环的刮油边倒角方向相反。由于其两个外圆工作面倒角，减少了与气缸内表面的接触面积，所以有较高的平均压力。为了减少环的磨损，工作面须镀铬或喷钼。该环在大功率柴油机中使用较多。但其仍有被异向倒角螺旋油环取代的趋势。,8、同向倒角开槽油环（）同向倒

7、角开槽油环的刮油边倒角方向相同。由于其两个外圆工作面倒角，减少了与气缸内表面的接触面积，所以有较高的平均压力。为了减少环的磨损，工作面须镀铬或喷钼。同向倒角油环的刮油能力比异向倒角油环更强。该环在大功率柴油机中使用较多。但其仍有被同向倒角螺旋油环取代的趋势。9、开槽螺旋油环（）为开槽油环的改进型式，即在开槽油环背后加置螺旋弹簧，从而提高环的径向压力，保证油环与气缸壁均匀而稳定的贴合，能减小磨损及降低机油消耗量。刮油边应镀铬。适用于强载的中、高速柴油机。10、异向倒角螺旋油环（）为异向倒角油环的改进型式，即在异向倒角油环背后加置螺旋弹簧，从而提高环的径向压力，保证油环与气缸壁均匀而稳定的贴合，能

8、减小磨损及降低机油消耗量。刮油边应镀铬。适用于强载的中、高速柴油机。,11、同向倒角螺旋油环（）为同向倒角油环的改进型式，即在异向倒角油环背后加置螺旋弹簧，从而提高环的径向压力，保证油环与气缸壁均匀而稳定的贴合，能减小磨损及降低机油消耗量。刮油边应镀铬。适用于强载的中、高速柴油机。12、钢带组合油环 回油路通畅，刮片与环槽上下侧贴合紧密，接触压力高，故其刮油性及油密封性好，同时，由于其重量轻、磨擦功耗小，故广泛用于摩托车及四冲程调整汽油机。,2.1.2 外圆形状分类1、柱面2、桶面 桶面环密封性强，又因汽缸壁的接触面在初期是很窄的，故磨合期短，还能保证良好的润滑和避免棱缘负荷。3、锥面（）锥面

9、环常用于第二、三道压缩环。锥面环密封性能良好，能改善窜气、窜油情况。但若锥面斜角过大，密封效果将变差，机油消耗量也将增加,2.1.3 棱边形状分类1、上侧面内倒角 缸壁线接触，磨合性好；与环槽也是线接触，密封性能得到改善，且减轻了环对环槽的冲击；防止窜气窜油的效果都较好。正扭曲环向下刮油的作用也很好。缺点是向下刮油时有少量机油进入环槽。适用于中、小功率柴油机第二、三道压缩环。2、上侧台内切台 缸壁线接触，磨合性好；与环槽也是线接触，密封性能得到改善，且减轻了环对环槽的冲击；防止窜气窜油的效果都较好。正扭曲环向下刮油的作用也很好。缺点是向下刮油时有少量机油进入环槽。适用于中、小功率柴油机第二、三

10、道压缩环。3、下侧面内倒角 具有良好的磨合性和密封性，但下行刮油作用不好，可能引起窜油，因而很少应用，主要与锥面环结合，形成锥面反扭曲环。,4、下侧面内切台 具有良好的磨合性和密封性，但下行刮油作用不好，可能引起窜油，因而很少应用，主要与锥面环结合，形成锥面反扭曲环。5、内棱边倒角6、外圆面棱边倒角7、内、外圆面棱边倒角,镀层形状分类按镀层形状就分为无镀层（a）、全镀层(b)、半镀层(c)、镶嵌(d)。,a,b,c,d,第三章-活塞环表面处理,3.1 镀铬镀铬是什么:为了延长活塞环的使用寿命,减少磨损及降低发动机的摩擦功,通常将第一道环的外圆镀铬.铬不仅硬度高,更重要的是铬与铸铁之间有着很小的

11、摩擦系数,因而耐磨,减磨.第一道环外圆镀铬后,不仅本身磨损大为减小,而且使整个摩擦副零件(钢壁,活塞裙部及其他各道环)的磨损大大减小,从而延长了整个摩擦副的使用寿命.镀铬的优点:耐高温耐磨导热性好,镀铬层,活 塞 环 培 训 资 料,第三章-活塞环表面处理,3.2喷钼喷钼是什么:活塞环工作表面上的润滑油膜在高温下被破坏，有时会形成干摩擦，如果在活塞环表面施加一层具有贮存机油及抗熔着的表面覆层，则能减少熔着磨损，提高环的抗拉缸能力。活塞环喷钼就具有极高的抗熔着磨损能力。一方面由于喷钼层是多孔组织的贮油结构覆层；另一方面钼的熔点比较高(2630)，干摩擦时仍能有效地工作。在这种情况下，喷钼环比镀铬

12、环有更高的抗熔着能力。但喷钼环耐磨料磨损能力比镀铬环差，另外，喷钼环成本较高且结构强度难以稳定。因此除非十分需要喷钼外，最好采用镀铬。喷钼的优点:l 储油性好l 缩短初期磨合期l 导热性好,活 塞 环 培 训 资 料,第三章-活塞环表面处理,3.3磷化磷化是什么:磷化表面处理是在活塞环表面覆盖一层适当软度、富有弹性的易损物质，使环与汽缸套突出部分相接触而加速磨损，从而缩短磨合期，使环良好地进入稳定的工作状态。磷化使在活塞环表面上形成一种质地柔软、易于磨损的磷化膜，由于磷化处理所需设备简单、操作方便、成本低、效率高，所以在小型发动机的活塞环工艺上普遍采用。磷化的优点:仿锈缩短初期磨合,活 塞 环

13、 培 训 资 料,第三章-活塞环表面处理,3.4垳磨亮带垳磨亮带是什么:将桶面环放入垳磨机中进行垳磨.环在机器中上下运动并自转.这样使桶面环中间的凸出处磨出一条镜面亮带.由于环的开口处面压较大,所以在开口处的亮带会呈现出喇叭口形.垳磨亮带的优点:增强刮油性能由于与气缸是线接触,密封性好缩短初期磨合,活 塞 环 培 训 资 料,第三章-活塞环表面处理,3.5特殊垳磨特殊垳磨是什么:在铬层表面通过一种特殊磨加工方式,使其表面布满网状沟槽,增加活塞环表面储油性能,同时也能加快初期磨合.目前能真正掌握这项技术的公司非常少垳磨亮带的优点:增强储油性能加快初期磨合,活 塞 环 培 训 资 料,第三章-活塞

14、环表面处理,3.6氮化氮化是什么:氮化处理一般选用的材料为高铬不锈钢,氮化层硬度较铬层更高,且这种处理方式能给活塞环整个表面带来均匀的硬质层,使得活塞环与缸壁,环槽各接触面磨损降到最低限度.氮化的优点:增加环的硬度耐磨,替代镀铬处理,晶相图,活 塞 环 培 训 资 料,第三章-活塞环表面处理,3.7渗陶渗陶是什么:通过化学方法将陶瓷材料渗入金属表层，使表层形成金属与陶瓷的复合薄膜.渗陶活塞环的机械性能大大高于铸铁活塞环，耐磨性提高1.5倍，而磨合时间及缸套磨损程度则分别降低22%及30%。渗陶的优点:l 明显的节油效果l 延长使用寿命l 耐高温l 发动机的适用范围拓宽l 减少空气污染,活 塞

15、环 培 训 资 料,第三章-活塞环表面处理,3.8氧化氧化处理后活塞环的表面呈深红色3.9镀锆镀锆处理后活塞环的表面呈金黄色,活 塞 环 培 训 资 料,第四章活塞环常用术语,第四章-活塞环常用术语,活 塞 环 培 训 资 料,第四章-活塞环常用术语,4.1 车副,缸副,环组:一车副:指的是一辆车,即一台发动机.一缸副:指一个气缸.环组:指一个活塞上要用几道环,三环组,活 塞 环 培 训 资 料,第四章-活塞环常用术语,4.1.1 车副,缸副,环组的相互关系:,引擎:OM352是五环组,六缸机,五环组,六缸机,活 塞 环 培 训 资 料,第四章-活塞环常用术语,4.2 环高,径向厚度,自由开口

16、,锥度.4.2.1 环高:环轴向的高度.4.2.2 径向厚度:即直径方向的厚度.l 径向厚度过大，背隙变小，环作径向振动时易与活塞槽干涉，同时环体柔性下降，对缸套的顺应性降低；径向厚度过小，背隙增大，泄漏通道面积增大，密封性能降低.,活 塞 环 培 训 资 料,第四章-活塞环常用术语,4.2.3 自由开口 活塞环自由状态下开口两端间的距离；自由开口过小，其安装应力大，不利 于活塞环安装；自由开口过大，其工作应力大，不利 于活塞环工作。4.2.4 锥度 环外圆与气缸线接触，接触压力大，有利于初期磨合，由于锥角的存在，上行时有利于布油，下行时有利于刮油；锥度过大，接触压力过高，其磨损加 快。另一方

17、面背压作用变小，不利于密封；锥度过小，接近于矩形环，起不到锥 面环应有的作用。,活 塞 环 培 训 资 料,第四章-活塞环常用术语,4.3 弹力,闭口间隙4.3.1 弹力:切向弹力和径向弹力 活塞环实现自张并建立密封面的关键参数；弹力过小则密封面不易建立，压缩气体、高温燃气易泄漏造成整机功率下降；另一方面，弹力过小还会造成机油上窜，导致较高的机油消耗；弹力过大易导致摩擦面机油过少，油膜厚度过小，甚至油膜破裂，导致磨损加剧；另一方面，弹力过大其摩擦功损耗大，导致整机功率下降；活塞环弹力有径向和切向弹力两种，二者互为关联，且一一对应,活 塞 环 培 训 资 料,第四章-活塞环常用术语,闭口间隙 活

18、塞环在名义缸径中两开口端之间的距离；在考虑热膨胀因素基础上，较小的闭口间隙有利于密封气体和降低机油消耗；闭口间隙过小将导致环卡死而失去功效；闭口间隙过大将导致较大的气体泄漏和机油消耗。,第五章活塞环的材料,.活塞环的材料要求由于活塞环处于高温高速高压润滑困难的严酷工况，为了工作的可靠性及耐久性，对环材料的要求很高，这些要求如是：、良好的耐磨性和耐蚀性；、必要的机械强度及热强度；、足够的弹性和弹性保持性；、良好的加工性。.活塞环的常用材料 a.合金铸铁 K1、STD（标准型）铸铁中加入铬、钼、铜或钨、钒、钛 等合金成份，以提高基体组织的耐磨性。在表面无涂层时，合金铸铁材料得广泛 应用。,b.多元

19、合金铸铁 IKA F14 高合金铸铁加入铬、镍、钼等十几种合金元素的 铸铁，具有高于普通合金铸铁的高耐磨 性和抗折断性，其技术难度及成本较高，主要应用于一些高速柴油机。c.球墨铸铁 KV1（标准型）、KV4 具有高强度特性，能给活塞环带来 较高的接触压力以提高密封性和刮油性，是设计活塞环气环的理想材料。在表面 无耐磨涂层时，其耐磨性不如合金铸铁。,c.钢质不锈钢：6Cr13、55CrSi 合金钢:82A72A用于片环材料,SUS304衬环材料具有极高的弹性模数和抗弯强度，表面可处理性强，其表面覆以适当处理层时，能改善活塞环的耐磨性、润滑条件，增加活塞环的抗折断性能，是摩托车及高速汽油机广泛采用

20、的材料。,第六章 活塞环的质量标准及检测方式,活塞环发动机中极为重要的零件，除了要求良好的机械性能及内在质量之外，还要求尺寸精密、几何形状准确，同时也要求要有较好的外观质量。我国汽车活塞环生产厂现在执行的技术标准是机械工业部标准JB 3833-85汽车、摩托车发动机活塞环技术条件、JB3916-85汽车发动机螺旋衬簧铸铁油环技术条件、JB3934-85汽车、摩托车发动机单体铸造活塞环金相标准、ZBT 12001-85汽车发动机钢带环组合油环技术条件，各标准分别列有了关于活塞环的材质、金相组织、机械性能、尺寸及整形公差、表面处理及外观质量等，并规定了相应的检测方法。,1、检测方法,2、常见量具简

21、介,量具是测量零件的尺寸、角度、形状精度和相互位置精度等所用的测量工具和量仪。（根据一般习惯，常将结构简单、主要在车间使用的测量器具称为量具；而将结构复杂、精确度高、主要在计量室使用的测量器具称为量仪）以下说明一下我们常用的二种量具游标卡尺 游标卡尺可以直接测量出工件的内外直径、长度、宽度和深度等尺寸。游标卡尺的测量精度一般为0.1毫米、0.05毫米、0.02毫米三种。2.1游标卡尺的读数原理a)0.02毫米精度游标卡尺主尺每格为1毫米，副尺刻线总长为49毫米并均分为50格，每格为40/50=0.98毫米，则主尺与副尺相对一格之差为1-0.98=0.02毫米，它的测量精度即为0.02毫米。,2

22、.2、游标卡尺的结构 游标卡尺一般是由主尺3、副尺5、螺钉4、下量爪1、下量爪2、测度尺6、组成组成（如图）。,2.3读数方法N=a+b（N 数值 a 整数部分读数 b 小数部分读数)b=n-(nx0.98)（n 副尺与主尺对准的根数）,2.4读数测验,3.千分尺 千分尺是工厂常用的精密量具，这的测量精度一般为0.01毫米。常用千分尺范围分为025毫米，2550毫米，5075毫米，75100毫米，第隔25毫米为一档规格。3.1、千分尺的结构 它由尺架1、测微螺杆3、测力装置10、锁紧装置4、砧座2、固定套管6、螺纹轴套5、微分筒7、螺母8、接头9、棘爪12、弹簧11、棘轮13组成。,3.2千分

23、尺的工作原理及读法 1、工作原理 千分尺测微螺杆3的螺距为0.5毫米，固定套筒6上直线距离每格0.5毫米，当微分筒7转一周时测微螺杆就移动0.5毫米，微分筒圆周斜面上共刻50格，因此当微分徽筒转一格时（1/50转），测微螺杆移动0.550=0.01毫米 2、读数方法 a、先读出固定套管上露出刻线的毫米整数和半毫米数；b、微分筒上哪一格与固定套管准线对准读出小数部分（百分之几毫米），不足一格的数可用估计法确定千分之几毫米。c、将整数和小数部分相加，即为被测工件的尺寸。,3读数测验,第七章 活塞环的安装说明,活塞环的安装说明7.1、安装活塞环最好使用专用工具安装。如装卸卡钳、锥型套筒等。这样可以避免因安装不当造成活塞环断裂、扭曲等现象。(如图所示),活塞环安装钳,活塞环安装锥型套筒,7.2活塞环的安装顺序,油环,第三道气环,第一道气环,第二道气环,完成,、油环安装方法 a、内撑簧油环安装方式如图,注意：同向倒角的油环应以倒角朝向燃烧室；内撑弹簧的开口应在环体开口对面。,b、钢带组合环安装方法如图所示：,c、第一、二（三）道环的安装方法,倒内台：内台朝燃烧室倒外台或鼻形：外台朝向曲轴箱外圆斜度：打标记面朝燃烧室倒内角：倒内角朝向燃烧室反扭曲环：打标记面朝燃烧室楔形环：楔形面朝燃烧室,THE END,