活塞环:分成气环和油环两大类。 (一)作用: 1、气环:(1)密封(防止燃气漏入曲轴箱); 气环 是主要作用,是传热作用的前提。 (2)传热(将活塞头部吸收的 70%80%的热量传导给气缸壁)。 2、油环:(1)润滑(气缸壁上铺油膜); 油环 图2-25活塞环 (2)刮油(气缸壁上多余机油刮落回曲轴箱); (3)辅助密封。 (二)工作特点:(1)高温、高压、高速,润滑不良,磨损严重; (2)交变的弯曲应力 (气缸壁沿高度方向有加工锥度,环有开口)。… (三)要求:(1)足够的强度、冲击韧性; (2)耐高温(第1道气环)、耐磨。 四)材料:(1)一般用合金铸铁,少数高速强化柴油机用钢片环 (以提高弹力和冲击韧性); (2)第1道气环的工作表面一般都镀上多孔性铬 (硬度高,并能储存少量机油,以改善润滑条件); (3)其余气环一般镀锡(铸铝活塞)或磷化(锻铝活塞)(以改善磨合性能)
二、活塞环：分成气环和油环两大类。... （一）作用： （2）传热（将活塞头部吸收的 70%~80%的热量传导给气缸壁）。... 2、油环： （3）辅助密封。... （二）工作特点： （2）交变的弯曲应力 （气缸壁沿高度方向有加工锥度，环有开口）。... 1、气环： （三）要求： （2）耐高温（第1道气环）、耐磨。... （四）材料： （2）第1道气环的工作表面一般都镀上多孔性铬 （硬度高，并能储存少量机油，以改善润滑条件）；... 图2-25 活塞环 （1）密封（防止燃气漏入曲轴箱）； 是主要作用，是传热作用的前提。... （1）润滑（气缸壁上铺油膜）；... （2）刮油（气缸壁上多余机油刮落回曲轴箱）；... （1）高温、高压、高速，润滑不良，磨损严重；... （1）足够的强度、冲击韧性；... （1）一般用合金铸铁，少数高速强化柴油机用钢片环 （以提高弹力和冲击韧性）；... （3）其余气环一般镀锡（铸铝活塞）或磷化（锻铝活塞）（以改善磨合性能）
(五)气环的密封机理:第一密封面(气环装入气缸时产生的初始弹力F1); 第二密封面(燃气压力F2); 气环的切口端呈迷宫式布置(减少漏气) 第一密封面 2 第二密封面 20%40%60%80%100% 气 Pp1=76%P F P2=20%P 活塞 p3=76%P 图2-26气环的密封机理 图2-27各环间隙处的气体压力递减图 1、第一密封面很重要,若失效,则第二密封面建立不起来,因此气环装入气 缸时产生的初始弹力F1很重要。 2、由图2-27可知,第一道气环的初始弹力F1要求最小,随后的几道气环的初 始弹力F1大小要求依次递增
（五）气环的密封机理：第一密封面（气环装入气缸时产生的初始弹力F1）；... 图2-26 气环的密封机理 图2-27 各环间隙处的气体压力递减图 1、第一密封面很重要，若失效，则第二密封面建立不起来，因此气环装入气 缸时产生的初始弹力F1很重要。... 第二密封面（燃气压力F2）；... 气环的切口端呈迷宫式布置（减少漏气）。... 2、由图2-27可知，第一道气环的初始弹力F1要求最小，随后的几道气环的初 始弹力F1大小要求依次递增
(六)气环的结构特点: (1)切口形状 1)直角切口:工艺性好,密封效果差; 2)阶梯切口:密封好,工艺性差; 3)斜切口:介于中间,但套装时尖角易折断; 4)带防转销钉槽切口:方向不可装反,否则,漏气量急剧增加。 b) 图228气环的切口形状
（1）切口形状： 1）直角切口：工艺性好，密封效果差；… 2）阶梯切口：密封好，工艺性差；... 3）斜切口：介于中间，但套装时尖角易折断；... 4）带防转销钉槽切口：方向不可装反，否则，漏气量急剧增加。 图2-28 气环的切口形状 （六）气环的结构特点：
(2)气环的断面形状: 1)矩形环:工艺最简单,导热性好,但存在“泵油” 现象。 矩形环的“泵油”作用原理解释: 活塞下行时,分两种情况: 在进气行程中,由于环与缸壁的摩擦阻力以及 (a)矩形环 环本身的惯性,环将靠紧环槽的上侧平面,缸壁图230气环的断面形状 上的机油就被刮入下边隙与背隙内; 在膨胀作功行程中,燃气压力的作用大于 活塞 活 摩擦阻力和惯性的影响,环被压紧在环槽的4 下侧平面,下边隙与背隙内的机油上窜。…缸 活塞上行时,在摩擦阻力、惯性、缸内气 体压力的作用下,环将靠紧在环槽的下侧平 面,下边隙与背隙内的机油上窜。 结论: 由于矩形环的“泵油”作用,气缸壁上的 机油将源源不断地上窜入活塞顶上燃烧室内 烧掉,排气管冒蓝烟。 图2-29矩形环的泵油作用
由于矩形环的“泵油”作用，气缸壁上的 机油将源源不断地上窜入活塞顶上燃烧室内 烧掉，排气管冒蓝烟。 图2-29 矩形环的泵油作用 1）矩形环： （a）矩形环 （2）气环的断面形状： 工艺最简单，导热性好，但存在“泵油” 现象。... 矩形环的“泵油”作用原理解释： 活塞下行时，分两种情况： 在进气行程中，由于环与缸壁的摩擦阻力以及 环本身的惯性，环将靠紧环槽的上侧平面，缸壁 上的机油就被刮入下边隙与背隙内；... 在膨胀作功行程中，燃气压力的作用大于 摩擦阻力和惯性的影响，环被压紧在环槽的 下侧平面，下边隙与背隙内的机油上窜。... 活塞上行时，在摩擦阻力、惯性、缸内气 体压力的作用下，环将靠紧在环槽的下侧平 面，下边隙与背隙内的机油上窜。… 结论： 图2-30 气环的断面形状
2)扭曲环: a)正扭曲环:内圆上边缘切去部分金属或外圆下边缘切去部分金属;… b)反扭曲环:内圆下边缘切去部分金属或外圆上边缘切去部分金属;… N (b)正扭曲内切环(c)反扭曲内切 图230气环断面形状 图231扭曲环的作用原理 扭曲环成因见图2-31所示: 活塞环装入气缸后,其外侧气缸壁的作用力F1与内侧环的弹力F2不在 条直线上,于是产生扭曲力矩M,从而使环的边缘与环槽的上下侧平面都接触, 避免了因环在环槽内的上下窜动造成的“泵油”现象。 环的扭曲变形应使环的端面与气缸壁形成的楔形尖角向下。这样,活塞向 上运动时,因“油楔”作用使环悬浮于气缸壁,改善润滑,减少摩擦阻力;活 塞向下运动时,向下刮油。但如果装反使尖角朝上,则活塞向上运动时,向上 刮油,机油消耗率剧增,排气冒蓝烟
2）扭曲环： a)正扭曲环：内圆上边缘切去部分金属或外圆下边缘切去部分金属；... b)反扭曲环：内圆下边缘切去部分金属或外圆上边缘切去部分金属；... 图2-30 气环的断面形状 （ b ）正扭曲内切环 （c）反扭曲内切 环 图2-31 扭曲环的作用原理 环的扭曲变形应使环的端面与气缸壁形成的楔形尖角向下。这样，活塞向 上运动时，因“油楔”作用使环悬浮于气缸壁，改善润滑，减少摩擦阻力；活 塞向下运动时，向下刮油。但如果装反使尖角朝上，则活塞向上运动时，向上 刮油，机油消耗率剧增，排气冒蓝烟。 扭曲环成因见图2-31所示： 活塞环装入气缸后，其外侧气缸壁的作用力F1与内侧环的弹力F2不在一 条直线上，于是产生扭曲力矩M，从而使环的边缘与环槽的上下侧平面都接触， 避免了因环在环槽内的上下窜动造成的“泵油”现象
总结: 扭曲环的优点:a)密封性、磨合性好(线接触);… b)防止“泵油”现象; c)形成油楔,改善润滑; d提高刮油能力。 扭曲环的缺点:a)扭转角不超过1°,工艺性差; (d)锥面环 b)不可装反,否则机油消耗率成倍增加,环上有朝上记号 3)锥面环:小锥角,不超过2°,方向不可装反。优缺点同扭 曲环,但仍有“泵油”现象 4)桶面环:与气缸壁凸圆弧面接触。 优点:a)活塞上下移动时均能形成油楔作用,改善润滑;… b)避免棱缘负荷,能很好适应活塞的摆动及气缸表面 c)密封性改善。 缺点:a)工艺性差(凸圆弧面难加工); b)仍有“泵油”现象。… (f)桶面环
总结： 扭曲环的优点： a)密封性、磨合性好（线接触）；... b)防止“泵油”现象；... c)形成油楔，改善润滑；... d)提高刮油能力。... 扭曲环的缺点：a)扭转角不超过1º，工艺性差；... b)不可装反，否则机油消耗率成倍增加，环上有朝上记号。... b)仍有“泵油”现象。... （d）锥面环 优点： 缺点： b)避免棱缘负荷，能很好适应活塞的摆动及气缸表面；... 小锥角，不超过2º，方向不可装反。优缺点同扭 曲环，但仍有“泵油”现象。... 3）锥面环： 4）桶面环：与气缸壁凸圆弧面接触。… a)活塞上下移动时均能形成油楔作用，改善润滑；... c)密封性改善。... a)工艺性差（凸圆弧面难加工）；... （f）桶面环
5)梯形环:如图2-32所示,侧压力方向的交替变化,使环槽间 隙时而减小,时而增大,间隙中的结焦被挤出,避 免环因粘结而折断,常做第一道气环 缺点是环上、下两侧平面难以精磨,工艺性差,仍有“泵油” 现象。 R (e)梯形环 (a)间隙变化 (b)受力情况 图230气环的断面形状 图2-32梯形环工作示意图
图2-30 气环的断面形状 缺点是环上、下两侧平面难以精磨，工艺性差，仍有“泵油” 现象。 5）梯形环：如图2-32所示，侧压力方向的交替变化，使环槽间 隙时而减小，时而增大，间隙中的结焦被挤出，避 免环因粘结而折断，常做第一道气环。… （e）梯形环 （a）间隙变化 （b）受力情况 图2-32 梯形环工作示意图
(七)油环的结构特点: (1)油环置于最后一道环槽,背隙内气体压 力极低,因此,油环置于气缸内时,必须具 有较大的初始弹力。 (2)油环的断面形状如图2-25所示,均分布若 干个中间泄油孔,设计重点在于提高与气缸壁 的接触比压,以提高刮油能力(图2-33)。 (3)油环分为两种类型: (a) 1)普通槽孔式油环:合金铸铁,鼻形倒角(图234)图23油环的刮油作用 (a)异向外倒角油环 2(b)同向外倒角油环 a) b) c (c)同向内倒角油环 (d)鼻式油环 (e)双鼻式油环 e) 图2-34油环的断面形状
（2）油环的断面形状如图2-25所示，均分布若 干个中间泄油孔，设计重点在于提高与气缸壁 的接触比压，以提高刮油能力（图2-33 ）。 （3）油环分为两种类型： 1）普通槽孔式油环：合金铸铁，鼻形倒角（图2-34） 图2-33 油环的刮油作用 （a） （b） （七）油环的结构特点： （1）油环置于最后一道环槽，背隙内气体压 力极低，因此，油环置于气缸内时，必须具 有较大的初始弹力。... （a）异向外倒角油环... 图2-34 油环的断面形状 （b）同向外倒角油环... （c）同向内倒角油环... （d）鼻式油环... （e）双鼻式油环
2)组合钢片式油环: 接触比压大,刮油能力强,泄油通路大,惯性质量小, 但制造成本高(图2-35)。 展开 CE: EEH.95 2. 3 了Mh 4 图2-35组合油环 1-上刮片2-衬簧3-下刮片4活塞
图2-35 组合油环 1-上刮片 2-衬簧 3-下刮片 4-活塞 接触比压大，刮油能力强，泄油通路大，惯性质量小， 但制造成本高（图2-35）。 2）组合钢片式油环：
活塞销与销座 (一)活塞销 1、作用:连接活塞和连杆小头,传递动力。… 2、要求:(1)足够的刚度、强度和冲击韧性; mmmMMM (2)表面耐磨; (3)质量小。… 3、材料与工艺 Zll/77 一般为低碳钢或低碳合金钢,经表面渗碳或 渗氮热处理以提高心部冲击韧性和表面硬度,然 后进行精磨和研磨。… 4、结构特点:管状(图2-36所示)。… (1)等截面圆柱形:易加工,但质量大; (a)圆柱型 (2)两段截锥形:等强度梁,质量小,但难加工;“(b)组合形 (3)组合形:居中。 (c)两段截锥型 图2-36活塞销的内孔形状
三、活塞销与销座 （一）活塞销 （3）组合形：居中。 （c）两段截锥型 1、作用： 连接活塞和连杆小头，传递动力。... 2、要求：（1）足够的刚度、强度和冲击韧性；... （2）表面耐磨；... （3）质量小。... 3、材料与工艺： 一般为低碳钢或低碳合金钢，经表面渗碳或 渗氮热处理以提高心部冲击韧性和表面硬度，然 后进行精磨和研磨。... 4、结构特点：管状（图2-36所示）。... （1）等截面圆柱形：易加工，但质量大；... （2）两段截锥形：等强度梁，质量小，但难加工；.. 图 2-36 活塞销的内孔形状 （a）圆柱型 （b）组合形