八、活塞與活塞環(huán)

1、 承受氣缸中的氣體壓力，并將此壓力通過活塞傳遞給連桿，同時還與氣缸蓋、氣缸壁共同構(gòu)成燃燒室。 主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿蓋、連桿螺栓等機(jī)件組成第1道氣環(huán)第2道氣環(huán)組合油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋作用：承受氣缸中的氣缸壓力，并將此壓力通過活塞銷傳遞給連桿，以推動曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂部還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。基本結(jié)構(gòu)：分為頂部、頭部、裙部三部分。活塞頂部：組成燃燒室，易熱裂、壓碎，要求加工應(yīng)光潔，材料應(yīng)阻熱。1、平頂活塞：結(jié)構(gòu)簡單，吸熱面積小，便于加工制造。2、凹頂活塞：一般適用于車用直噴式柴油機(jī)，如形、四角形燃燒室。改善混合氣的流動性能。有的用來減少往復(fù)慣性質(zhì)量，改

2、善混合氣形成和燃燒，有時可用來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的壓縮比。3、凸頂活塞：剛性好、強(qiáng)度高，但吸熱面積大，難加工。能夠提高壓縮比，二沖程發(fā)動機(jī)常見，利于掃氣?；钊^部：油環(huán)槽以上的部分。主要作用：1）承受燃?xì)鈮毫?，并傳給連桿（說明包括活塞銷座）2）與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封； 3）將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳導(dǎo)給氣缸體。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）活塞內(nèi)腔呈流線型，由到活塞頂?shù)淖钚『穸戎饾u擴(kuò)大，并使活塞頭部第一道環(huán)槽處于活塞內(nèi)腔最低位置之上，目的是使活塞頂吸收的熱量平均分?jǐn)偨o各道活塞環(huán)，避免第一道活塞環(huán)過熱。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：2）有的汽油機(jī)的活塞在第一道環(huán)槽上面，切出一道較環(huán)槽窄的隔熱槽，隔 斷傳給第一道活塞環(huán)的熱流通路，

3、迫使熱流方向折轉(zhuǎn)，目的同上。3）熱負(fù)荷較高的汽油機(jī)活塞一般在第一道環(huán)槽內(nèi)鑲鑄耐熱材料奧氏體鑄鐵制造的護(hù)圈，因為第一道環(huán)槽溫度高，鋁合金材料硬度大幅下降，易磨損，導(dǎo)致燃?xì)庑孤┖透Z機(jī)油。 4）四沖程汽油機(jī)一般2-3道氣環(huán)，1道油環(huán)，最低一道油環(huán)槽內(nèi)轉(zhuǎn)有許多徑向小孔，氣缸壁上多余機(jī)油刮下后，經(jīng)過這些小孔流回油底殼。活塞裙部：油環(huán)槽底面至活塞底端的外圓柱表面。主要作用：1）氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動的過程中，靠其起導(dǎo)向作用。2）承受側(cè)壓力（控制活塞頭部擺動）要求：具備一定的剛度和長度、承壓面積，以免導(dǎo)向不良和加大磨損等。一般變形：1）機(jī)械變形：燃?xì)鈮毫ψ饔迷诨钊斏?，?dǎo)致銷座彎曲變形，裙部擠壓變形。2）熱變形

4、：銷座附近金屬堆積，受熱后熱膨脹量大。裙部變形（a）彎曲變形（b）擠壓變形（c）銷座熱變形（d）裙部綜合變形結(jié)論：機(jī)械變形和熱變形均使得裙部斷面變成長軸沿活塞銷方向的橢圓?；钊b配安裝注意事項：1）活塞頂部刻有方向標(biāo)記，不能安反；2）注意裝配間隙。敲缸現(xiàn)象： （1)活塞與汽缸配合間隙過大。由于修配不當(dāng)造成活塞與氣缸配合間隙較大，或因氣缸磨損嚴(yán)重造成間隙過大。發(fā)動機(jī)低溫時活塞間隙較大，敲缸異響嚴(yán)重，發(fā)動機(jī)溫度升高后活塞產(chǎn)生膨脹，使得活塞配合間隙變小，敲缸異響隨之減輕或消失。(2)活塞方向裝反或活塞變形，破壞了活塞與汽缸配合的正常間隙，造成活塞敲缸響聲。(3)汽缸壁潤滑不良。潤滑條件不佳，機(jī)油壓力

5、低或機(jī)油粘度過低，汽缸壁飛濺潤滑不良，活塞與缸壁之間不能形成正常的潤滑油膜，活塞與汽缸直接相碰而敲缸。(4)連桿彎曲或扭曲變形，活塞連桿組的裝配使活塞在汽缸中歪斜量超過許可范圍，不但使密封性變壞、潤滑條件惡化，而且造成汽缸不正常磨損，從而使活塞與汽缸壁敲擊而出現(xiàn)響聲?；钊h(huán)的工作環(huán)境 活塞環(huán)在發(fā)動機(jī)中的工作條件是十分惡劣和矛盾的。它承受燃燒室燃?xì)馊紵a(chǎn)生的高壓和高熱，即承受著由此產(chǎn)生的高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，又因為要上下高變速運(yùn)動而與汽缸壁、活塞環(huán)槽發(fā)生相對的摩擦運(yùn)動，有摩擦就要供應(yīng)充足的潤滑油以便在磨擦面形成油膜來減小磨擦，（如若不加機(jī)油就會嚴(yán)重磨損和拉缸），可是機(jī)油又易能過環(huán)與環(huán)槽的泵油作

6、用進(jìn)入燃燒室，導(dǎo)致燃燒過程惡化、積炭、結(jié)膠和加速磨損?；钊h(huán)的作用1）活塞環(huán)的密封作用2）活塞環(huán)的控油作用3）活塞環(huán)的傳熱作用4）活塞環(huán)對活塞的支撐作用活塞環(huán)的密封作用1）燃燒室的組成：汽缸、汽缸蓋、活塞、活塞環(huán)。）燃燒室必須盡可能的密封氣體，這樣快速燃燒的油氣混合物才能推動汽缸的活塞向下運(yùn)動帶動曲軸轉(zhuǎn)動，此功能稱為“密封氣體”。）其中第一道環(huán)密封80-90%的氣體;第二道環(huán)密封10-20%的氣體;油環(huán)密封約5%的氣體.第一道氣環(huán)主要是密封氣體第二道是密封氣體與調(diào)節(jié)油膜厚度氣環(huán)自由狀態(tài)非圓，隨活塞裝入氣缸后氣環(huán)自由狀態(tài)非圓，隨活塞裝入氣缸后，靠靠氣彈力緊貼在氣缸壁上（氣彈力緊貼在氣缸壁上（F1

7、F1），形成），形成第第一一密封面。密封面。同時同時，氣環(huán)在燃?xì)庾饔孟卤粔合颦h(huán)槽，氣環(huán)在燃?xì)庾饔孟卤粔合颦h(huán)槽下下端面端面（F3F3），形成第二密封面。），形成第二密封面。另外另外，繞到環(huán)背后的燃?xì)馐箽猸h(huán)更，繞到環(huán)背后的燃?xì)馐箽猸h(huán)更貼緊貼緊缸缸壁（壁（F2F2），加強(qiáng)了第一密封面的密封效果），加強(qiáng)了第一密封面的密封效果幾幾道氣環(huán)切口錯開布置，這樣形成道氣環(huán)切口錯開布置，這樣形成迷宮迷宮式式封氣封氣系統(tǒng)，這樣，竄入曲軸箱內(nèi)的燃?xì)饬恳严到y(tǒng)，這樣，竄入曲軸箱內(nèi)的燃?xì)饬恳押芎苌倭松倭?。活塞環(huán)的控油作用1）活塞環(huán)刮油功能是指避免機(jī)油過多進(jìn)入燃燒室，油環(huán)將汽缸壁上多余的機(jī)油刮下到活塞內(nèi)，將機(jī)油消耗保持在所需

8、水平同時降低有害廢氣排放。2）其中油環(huán)控制約70-90%的機(jī)油,氣環(huán)控制約10-20%的機(jī)油。油環(huán)刮下機(jī)油由漏油孔流入活塞。油環(huán)刮油原理油環(huán)刮油原理 在在油環(huán)徑向方向開有貫穿的油孔或油槽，在活塞的油環(huán)槽內(nèi)和環(huán)油環(huán)徑向方向開有貫穿的油孔或油槽，在活塞的油環(huán)槽內(nèi)和環(huán) 岸上岸上開有許多開有許多排小孔和斜孔排小孔和斜孔 當(dāng)當(dāng)活塞下行時，刮下的油通過油環(huán)徑向槽內(nèi)的小孔或狹縫和活塞下行時，刮下的油通過油環(huán)徑向槽內(nèi)的小孔或狹縫和環(huán)環(huán)岸岸上上的斜孔流入的斜孔流入機(jī)體內(nèi)機(jī)體內(nèi) 當(dāng)當(dāng)活塞上行時，活塞環(huán)都貼在環(huán)槽下側(cè)面，使氣環(huán)與油環(huán)間的機(jī)活塞上行時，活塞環(huán)都貼在環(huán)槽下側(cè)面，使氣環(huán)與油環(huán)間的機(jī) 油油通過活塞環(huán)槽上的排

9、油孔流入機(jī)體內(nèi)通過活塞環(huán)槽上的排油孔流入機(jī)體內(nèi)活塞環(huán)的傳熱作用1）活塞環(huán)將熱量從高溫的活塞傳導(dǎo)至冷卻的汽缸壁或發(fā)動機(jī)缸體上。2)燃?xì)馊紵a(chǎn)生70%80%的熱量從活塞環(huán)槽經(jīng)由活塞環(huán)傳至汽缸壁，熱量傳導(dǎo)功能對于保持活塞環(huán)和活塞的穩(wěn)定性非常重要，只有這樣才能保持氣體密封功能不受損害。.活塞的熱量通過活塞環(huán)傳至汽缸壁。活塞環(huán)的支撐作用1）在側(cè)壓力作用下，活塞在作往復(fù)運(yùn)動的同時還壓向氣缸壁，因此可能發(fā)生撞擊缸壁的現(xiàn)象，2）活塞環(huán)的支撐作用是指避免這種撞擊現(xiàn)象，減小磨損。分類及形狀內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)主要分為兩種，氣環(huán)（壓縮環(huán)）與油環(huán)。按結(jié)構(gòu)分就分為整體環(huán)與組合環(huán)；按環(huán)斷面形狀就分為矩形環(huán)、梯形環(huán)、楔形環(huán)、外切扭

10、曲環(huán)、鼻形環(huán)、開槽油環(huán)、異向倒角油環(huán)、同向倒角油環(huán)、開槽螺旋撐簧環(huán)、異向倒角螺旋撐簧環(huán)、同向倒角螺旋撐簧環(huán)、鋼帶組合油環(huán)；按外側(cè)面形狀就分為柱面、錐面、桶面；活塞環(huán)整體環(huán)氣環(huán)矩形環(huán)梯形環(huán)梯形環(huán)柱面桶面錐面內(nèi)倒角內(nèi)切臺內(nèi)棱邊倒角外棱邊倒角無鍍層全鍍層半鍍層鑲嵌刮環(huán)鼻形環(huán)外切扭曲環(huán)柱面錐面內(nèi)棱倒角無鍍層鑲嵌油環(huán)槽油環(huán)異向倒角油環(huán)同向倒角油環(huán)內(nèi)棱邊倒角 分類原則分類原則結(jié)構(gòu) 外圓面形狀功能 棱邊形狀剖面形狀 鍍層結(jié)構(gòu) 撐簧類型組合環(huán)油環(huán)螺旋撐簧環(huán)鋼帶組合環(huán)開槽油環(huán)異向倒角油環(huán)同向倒角油環(huán)異向倒角成形磨削油環(huán)無鍍層全鍍層 分類原則分類原則結(jié)構(gòu) 外圓面形狀功能 棱邊形狀剖面形狀 鍍層結(jié)構(gòu) 撐簧類型活塞環(huán)

11、2.1.2 2.1.2 斷面形狀分類斷面形狀分類1 1、矩形環(huán)（）、矩形環(huán)（） 矩形環(huán)是最簡單的壓縮環(huán)，其功能全，用于壓縮機(jī)、割草機(jī)及其它兩沖 程發(fā)動機(jī)。矩形環(huán)是目前用得最多的一種截面形狀。結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，適于大于批量生產(chǎn)。但性能較差，在高速強(qiáng)化柴油機(jī)上很少應(yīng)用。 2 2、梯形環(huán)（）梯形環(huán)（） 梯形環(huán)通常用于熱負(fù)荷大的柴油內(nèi)燃機(jī)的第一道壓縮環(huán)（氣環(huán)）。由于活塞環(huán)的徑向運(yùn)動，可有防止碳化物沉積及活塞環(huán)結(jié)膠卡死。梯形環(huán)的缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，特別是兩側(cè)表面（圓錐面）的精加工較困難。3 3、楔形環(huán)（）、楔形環(huán)（） 楔形環(huán)類似于梯形環(huán),其楔角日本標(biāo)準(zhǔn)和聯(lián)邦德國標(biāo)準(zhǔn)均定為7度(量規(guī)角度)。楔形環(huán)的刮油性能和密封性能良好，它的抗膠結(jié)作用較梯形環(huán)小, 一般柴油機(jī)第一環(huán)常采用楔形環(huán)。半梯形環(huán)的彈力比同斷面積的矩形環(huán)約減少l0% 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)活塞環(huán)的三大間隙活塞環(huán)的三大間隙：開口間隙、邊隙、背隙開口間隙、邊隙、背隙裝入后的開口裝入后的開口間隙間隙背隙背隙組合式油環(huán)組合式油環(huán)（2 2）油環(huán)類型與結(jié)構(gòu)）油環(huán)類型與結(jié)構(gòu)類型：類型：整體式整體式和