04活塞環(huán)的設(shè)計(jì)

20內(nèi)燃機(jī)的性能與活塞環(huán)的設(shè)計(jì)息息相關(guān)。目前世界上活塞環(huán)設(shè)計(jì)已進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化系列化時(shí)代?；钊h(huán)的設(shè)計(jì)原則依據(jù)活塞環(huán)的作用和工作條件，活塞環(huán)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：有適當(dāng)?shù)膹椓?，以利初始密封；有較高的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性好；易磨合且有足夠的耐磨性和抗結(jié)膠力氣；加工工藝簡潔，本錢低廉。活塞環(huán)設(shè)計(jì)承受彈性彎曲理論，綜合考慮環(huán)裝入活塞的張開應(yīng)力和環(huán)在氣缸中的工作應(yīng)力。依據(jù)這些應(yīng)力的最正確比例和環(huán)材料的強(qiáng)度和彈性模量，實(shí)際環(huán)的自由狀態(tài)開口距離為2.5～3.5/22～34經(jīng)長期設(shè)計(jì)閱歷之積存和廣泛的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)測試，得出了壓縮環(huán)、油環(huán)和環(huán)槽設(shè)計(jì)參數(shù)3-1～3-4環(huán)直徑

表3-1 氣環(huán)側(cè)隙間隙頂環(huán)

其次和第三道環(huán)76~178mm0.064/0.114mm0.038/0.089mm＞178~250mm0.076/0.127mm0.064/0.114mm＞250~405mm0.102/0.152mm0.076/0.127mm＞405~600mm0.152/0.216mm0.127/0.191mm＞600mm0.152/0.229mm0.127/0.203mm環(huán)直徑3-2油環(huán)側(cè)隙間隙76~178mm0.038/0.089mm＞178~250mm0.064/0.114mm＞250~405mm0.076/0.127mm＞405~600mm0.127/0.191mm＞600mm0.127/0.203mm發(fā)動(dòng)機(jī)型式水冷風(fēng)冷及兩沖程活塞環(huán)直徑≤178mm

表3-3 閉口間隙表3-4 側(cè)面光滑度

單位缸徑的閉口間隙0.003/0.0040.004/0.005側(cè)面光滑度CLA最大0.4μm最大0.8μm1.6μm活塞環(huán)的設(shè)計(jì)要素活塞環(huán)的設(shè)計(jì)要素可以從材料、斷面外形、外表處理等三個(gè)方面來進(jìn)展分析、參數(shù)選擇、方案比照?；钊h(huán)的斷面外形活塞環(huán)斷面外形的設(shè)計(jì)是活塞環(huán)構(gòu)造設(shè)計(jì)的重要組成局部?；钊h(huán)的斷面外形應(yīng)能滿足密封性好、快速磨合、刮油力氣強(qiáng)的要求。斷面外形設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的簡潔確定經(jīng)緯尺寸，進(jìn)展到依據(jù)不同位置、不同環(huán)別以及該環(huán)所期望側(cè)重的功能等綜合選擇斷面外形。氣環(huán)常用的主要斷面外形有矩形、梯形、錐面形、扭曲形和桶面形等〔詳見1.2〕油環(huán)常用的主要斷面外形有外階梯形、鼻形、內(nèi)撐彈簧形等?，F(xiàn)就內(nèi)撐彈簧組合油環(huán)體斷面有關(guān)構(gòu)造參數(shù)作一簡述。徑向厚度〔環(huán)體徑向厚度〕由于環(huán)體徑向厚度不受彈力的約束，為了減小環(huán)的安裝和工作應(yīng)力，并提高環(huán)的順應(yīng)性，3～5mm刮油邊高度定義油環(huán)外圓面與缸壁接觸的軸向高度4mm刮油0.5±0.1mm；環(huán)高＞4mm0.6±0.1mm集油槽深度和槽底壁厚為保證環(huán)體本身有足夠強(qiáng)度，又有足夠的存油，并滿足回油暢通的要求對(duì)集油槽深度和槽底壁厚有確定的設(shè)計(jì)范圍，依據(jù)環(huán)磨損到達(dá)最大允許值時(shí)，開口間隙允許增大2～2.5mm,則半徑方向的磨損量為0.30～0.40。據(jù)有關(guān)資料介紹，環(huán)磨損到達(dá)極限值時(shí)，油槽半徑方向0.20mm0.7～0.8mm0.9mm1.5～2mm回油孔高度和長度孔數(shù)回油孔高度理論上要求在滿足環(huán)的機(jī)械強(qiáng)度的根底上，有足夠的機(jī)油通道即可，但還必需0.8、1.0、1.2、1.5?？讛?shù)按GB/T1149.7—94規(guī)定選用或產(chǎn)品圖紙要求。5內(nèi)槽圓弧半徑內(nèi)槽圓弧半徑一般比內(nèi)撐體外徑大0.1～0.15mm，圓弧外形為Ｕ形?；钊h(huán)的切口外形活塞環(huán)的切口外形主要有三種：直切口、斜切口和搭疊式切口〔見圖3-時(shí)應(yīng)使各種切口相互錯(cuò)開以削減漏氣量。3-1切口外形〔a〕〔b〕和〔c〕〔d〕搭疊式切口1直切口加工簡潔，得到廣泛應(yīng)用。2斜切口與直切口相比，其實(shí)際間隙比較小，這樣氣體泄漏通道也相應(yīng)變小了。切口斜角一般在30o～60o45o居多，也得到廣泛應(yīng)用。3搭疊式切口密封效果好，氣體通過曲折的通道能夠把泄漏減至最低限度。但環(huán)加工困難，安裝環(huán)時(shí)由于切口張開度大，故安裝應(yīng)力大，易于折斷。一般用于低速大型柴油機(jī)?；钊h(huán)的外表處理活塞環(huán)的外表處理在現(xiàn)代活塞環(huán)技術(shù)中占有很大的比重，回憶活塞環(huán)的外表處理技術(shù)的進(jìn)展過程，實(shí)際上是一個(gè)從易到難，從簡潔到簡潔，從單一性能到綜合性能的演化過程?；钊h(huán)外表復(fù)層的方法很多，可歸納為二大類：以改善環(huán)的初期磨合性能，提高耐蝕性為目的的，稱磨合型，如四氧化三鐵〔F34磷酸鹽、錫等；以延長活塞環(huán)壽命為目的的，稱耐磨型，主要是鉻、鉬等。對(duì)于高負(fù)荷、高速發(fā)動(dòng)機(jī)主要是其次類?；钊h(huán)外表處理種類很多，常用的有：1磷化處理磷化是指在活塞環(huán)外表通過磷酸鹽處理，生成多孔性的磷酸錳〔或鋅〕和磷酸鐵的松軟薄膜。具有耐腐蝕和提高初期磨合性能。薄膜厚度視需要可為0.004～0.03mm。硫化處理硫化是指用滲硫的方法在活塞外表生成一層硫化鐵和氮化鐵，具有防止熔敷磨損和提高初期磨合性能，一般用在直徑較大的活塞環(huán)上。噴鉬由于鍍鉻環(huán)的耐熔著性能不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)日益強(qiáng)化的需要，一種的復(fù)層——噴鉬，進(jìn)展起來。噴鉬是利用噴鎗將純金屬鉬絲熔化后噴成極細(xì)的鉬粒，噴涂在予先開有凹槽的活塞環(huán)工作外表上。其特點(diǎn)有：〔1〕耐熔著性能噴鉬環(huán)始終具有良好的耐熔著性能，例如車輛行駛20萬公里，噴鉬環(huán)仍毫無故障，而鍍鉻環(huán)已消滅嚴(yán)峻的熔著現(xiàn)象。耐磨料磨損性能噴鉬層特別具有多孔性，能獲得良好的潤滑條件，噴鉬層中的質(zhì)點(diǎn)硬度較高。但噴鉬環(huán)和鍍鉻環(huán)的耐磨損性能，孰優(yōu)孰劣？要看特定的使用和試驗(yàn)條件、工藝條件等。一般有這樣一種傾向，即在以磨料磨損為主要磨損的狀況下，以承受鍍鉻環(huán)為佳，在可能產(chǎn)生熔著的狀況下承受噴鉬環(huán)為宜。但是，在強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)際發(fā)生的磨損中一般以熔著磨損最大，而熔著磨損產(chǎn)生的碎屑又會(huì)引起磨料磨損，就這種磨料磨損而言，噴鉬環(huán)仍優(yōu)于鍍鉻環(huán)。耐腐蝕性能噴鉬環(huán)有足夠的耐蝕性，比鍍鉻環(huán)略好一些。磨合性與密封性由于鉬環(huán)的多孔構(gòu)造〔可貯油和脆性時(shí)，其貯油特性有利于密封。0.10～0.20mm，最小可用0.05mm0.15～0.30mm。氧化處理氧化處理是指在活塞外表不完全氧化，生成四氧化三鐵薄膜，具有耐腐蝕、抗咬合和提高初期磨合性能。鍍錫處理鍍錫主要是改善初期磨合性能，縮短磨合時(shí)間，最近還有對(duì)鍍鉻環(huán)外表再鍍錫的做法。既可改善初期磨合性，又耐磨提高環(huán)的使用壽命。氮化處理氮化是指在活塞環(huán)的外表滲氮，生成氮化鐵硬化層，具有較好的耐腐蝕性和耐磨性。7鍍鉻處理隨著發(fā)動(dòng)機(jī)不斷強(qiáng)化，對(duì)活塞環(huán)耐磨性要求提高，鍍鉻環(huán)的使用也隨之增多，鍍鉻技術(shù)也不斷創(chuàng)，如刷鍍技術(shù)、旋轉(zhuǎn)鍍鉻技術(shù)、長筒鍍鉻技術(shù)、凹凸液槽位鍍鉻循環(huán)和周期換向電鍍技術(shù)等得以進(jìn)展。鍍鉻環(huán)對(duì)提高活塞環(huán)耐磨性是一項(xiàng)很有效的措施，其緣由一般認(rèn)為是：鍍鉻層硬度比鑄鐵高，達(dá)HV850～950，能抵抗磨料磨損；熔點(diǎn)比鑄鐵高，前者為1770℃，后者為1230℃，因此，與鑄鐵相比，有利于抵抗熔著磨損；有極好的的耐蝕性；良好的鍍鉻外表能儲(chǔ)存小量的滑油，例如外表造成溝紋或多孔組織。〔但不能與鍍鉻缸套相配，鍍鉻層厚度，隨用途而異。在加工方面，有資料說明：鍍鉻環(huán)要經(jīng)過研磨或珩磨，否則將導(dǎo)致很嚴(yán)峻的后果；使用鍍鉻環(huán)時(shí)氣缸的光滑度很重要，為有良好的磨合，缸套宜粗糙些，如20～40微吋〔均方根值。8噴涂耐磨材料噴涂耐磨材料是活塞環(huán)外表處理的技術(shù)，其中等離子噴涂更處于進(jìn)展階段，噴涂層具有多孔性和比鉻更高的熔點(diǎn)，具有更好的抗咬合性能。耐磨材料有鉬、陶瓷材料、金屬碳化物等。其中尤以噴鉬承受較多，還消滅鍍鉻外表再噴鉬的方法，顯示出噴涂耐磨材料進(jìn)展的前景寬闊?；钊h(huán)外表處理技術(shù)的長足進(jìn)步和廣泛應(yīng)用勢(shì)將連續(xù)下去，如活塞環(huán)外表多元素的復(fù)合鍍，有機(jī)高分子材料的復(fù)合涂層技術(shù)等正在試驗(yàn)進(jìn)展中。d1/a1d1/a1/d1d1mm〕圖3-2 活塞環(huán)d1/a1變化曲線1—汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)2—強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)圖3-3d1/a1的推舉值徑向厚度指環(huán)內(nèi)、外圓之間的徑向距離。一般由缸徑和活塞環(huán)槽底深度而定，此參數(shù)的大小直接影響活塞環(huán)的彈力、應(yīng)力以及內(nèi)燃機(jī)的性能。總的說徑向厚度1小，散熱比較困難，明顯對(duì)高速發(fā)動(dòng)機(jī)是不利的。近來，隨發(fā)動(dòng)機(jī)的高速化，環(huán)的徑向厚度趨向于加大，對(duì)改善活塞傳熱，提高環(huán)的彈力、剛度是有利的，但假設(shè)徑向厚度過大，工作和安裝時(shí)應(yīng)力大，易折斷，同時(shí)對(duì)氣缸橫向變形的適應(yīng)性較差。因此規(guī)定缸徑d1

與徑向厚度α1的比值應(yīng)在確定的范圍內(nèi)，一般d/α=22～28〔3-2、3-3〕汽油機(jī)環(huán)宜取小，柴油機(jī)環(huán)1 1宜取大。環(huán)高h(yuǎn)1環(huán)高是環(huán)兩端面沿其軸線方向的最大公稱尺寸?；钊h(huán)的高度不宜過高，由于：能較好地適應(yīng)氣缸的不均勻磨損和變形，可以避開棱緣集中負(fù)荷，從而提高環(huán)的抗粘著力氣〔3-4〕；使活塞組往復(fù)質(zhì)量和構(gòu)造尺寸削減，活塞環(huán)槽磨損削減；使環(huán)背和環(huán)槽間的空間變小，環(huán)背壓力簡潔建立起來，提高了二次密封效能；5磨合快。5磨合快。事物都是一分為二。環(huán)高過小，將使活塞工作穩(wěn)定性變差，從而可能引起活塞環(huán)與氣缸壁之間外表接觸應(yīng)力集中，破壞缸壁油膜導(dǎo)致拉缸的可能。還可能導(dǎo)致磨料磨損增加〔3-5〕易于折斷、散熱力氣差等。這些都是要在設(shè)計(jì)時(shí)加以權(quán)衡的。但是，對(duì)于高速發(fā)動(dòng)機(jī)而言，削減環(huán)高是活塞環(huán)進(jìn)展的總趨勢(shì)，存在問題可以從材料及外表處理，構(gòu)造設(shè)計(jì)等方面努力抑制的。對(duì)于小功率柴油機(jī)，

圖3-4 環(huán)高與抗粘著力氣關(guān)系一般氣環(huán)環(huán)高h(yuǎn)hh=1.5mm1

=2～4mm，近來還出圖3-5 環(huán)高與開口間隙關(guān)系活塞環(huán)組合活塞環(huán)的組合，在強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)中特別重要，一般要求是：第一環(huán)要加倍強(qiáng)化，由于它工作條件最差，對(duì)竄氣、竄油均有重大影響。第一環(huán)要求避開發(fā)生逆倒角的狀況。中間環(huán)的狀況在二沖程和四沖程柴油機(jī)中是不同的。二沖程柴油機(jī)的其次環(huán)，甚至全部壓縮環(huán)與第一環(huán)都是相像的。這是由于二沖程的活塞環(huán)經(jīng)過氣口時(shí)，工作條件不利。四沖程柴油機(jī)的其次環(huán)的工作條件不很厲害，尺寸多較第一環(huán)薄一些。在高速發(fā)動(dòng)機(jī)上主要還是防竄油的作用，端面要求貼合承壓，為此，多要求扭曲環(huán)，對(duì)高增壓高平均有效壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)上，其次環(huán)有承受高強(qiáng)度材料的趨向。在高速發(fā)動(dòng)機(jī)中由于要縮短活塞長度，油環(huán)一般趨向于用一個(gè)，此時(shí)強(qiáng)化油環(huán)構(gòu)造是有必要的。在目前強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)中不管油環(huán)、或壓縮環(huán)，均要起密封和刮油雙重作用，所以在組合時(shí)要考慮它們之間的協(xié)作。3.4.1.活塞環(huán)數(shù)目不同構(gòu)造和功能的活塞環(huán)通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合，安裝在活塞各環(huán)槽內(nèi)，以適應(yīng)不同的用途?；钊h(huán)數(shù)目實(shí)際上是依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的型式，缸徑大小和轉(zhuǎn)速凹凸等不同狀況來確定。就內(nèi)燃機(jī)而言，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以三環(huán)組構(gòu)造為主，農(nóng)用柴油機(jī)以三環(huán)或四環(huán)構(gòu)造為主，摩托車二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)以兩環(huán)構(gòu)造，四沖程為三環(huán)構(gòu)造，中速發(fā)動(dòng)機(jī)一般承受四道環(huán)。從進(jìn)展而言，以三環(huán)構(gòu)造為主要方向，也就是流行構(gòu)造“一桶二錐三內(nèi)撐2.4.2.環(huán)的安排四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，有壓縮環(huán)〔氣環(huán)〕和油環(huán)。絕大多數(shù)都放在活塞銷座以上的位置，壓縮環(huán)在上，油環(huán)在下。有時(shí)為了加強(qiáng)刮油效果，也常把一個(gè)油環(huán)放在活塞銷座以下的裙部上。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，小型曲軸箱掃氣的發(fā)動(dòng)機(jī)不設(shè)油環(huán)，僅有氣環(huán)。由于這種發(fā)動(dòng)機(jī)利用曲軸箱掃氣，曲軸箱內(nèi)不能儲(chǔ)存機(jī)油，否則會(huì)把機(jī)油帶進(jìn)燃燒室內(nèi)。它的潤滑方式是在燃料中參與確定比例的機(jī)油，含有機(jī)油油霧的可燃混合氣進(jìn)入燃燒室后，機(jī)油就進(jìn)到各摩擦外表。中高速柴油機(jī)，活塞銷以上沒有油環(huán)，而是設(shè)在下裙部，低速大型柴油機(jī)則不用油環(huán)，機(jī)油用特地的油管輸至各摩擦外表。環(huán)肩厚度和氣缸間的間隙環(huán)肩〔岸〕厚度：在鋁合金活塞中大都和環(huán)的高度相等；1～1.2mm3～5mm。勞強(qiáng)度，環(huán)肩槽根部的圓角半徑R勞強(qiáng)度，環(huán)肩槽根部的圓角半徑R不應(yīng)小于20.4～0.5mm?；钊h(huán)槽隔壁的外圓邊沿圓角R=0.2～0.3mm?；钊h(huán)背上必需制出倒角1(0.2～0.4)m×45o〔圖3-，以保證和環(huán)槽的正確協(xié)作?；钊共亢蜌飧字g有確定的間隙，使活塞裙部在活塞膨脹后正好與缸壁接觸，而又不發(fā)生抱缸。設(shè)計(jì)時(shí)通常與裙部側(cè)面外表外形設(shè)計(jì)一起考慮，把裙部作成圓柱形，圓錐 圖3-6 活塞環(huán)肩處的圓角形等不同外形和尺寸。環(huán)槽和環(huán)槽護(hù)圈環(huán)槽3-7環(huán)和環(huán)槽的反面間隙計(jì)算氣環(huán)有效背隙=0.003d+0.25〔mm〕1油環(huán)有效背隙=0.003d+0.75〔mm〕1油氣環(huán)具有雙重作用，通常按氣環(huán)選用背隙。⑴氣環(huán)⑴氣環(huán)槽底直徑=d〔2α+0.006d+0.50〕1 1 1(mm)⑵油環(huán)槽底直徑=d〔2α+0.006d+1.50〕1 1 1(mm)式中α—活塞環(huán)徑向厚度，mm1d —?dú)飧字睆交颦h(huán)的公稱直徑，mm。1圖3-7 環(huán)槽構(gòu)造示意圖最小側(cè)面間隙〔3-5〕側(cè)面間隙≤100100～側(cè)面間隙≤100100～174～1742000.0400.040—0.0400.0400.065氣缸基本直徑d1點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)壓燃式內(nèi)燃機(jī)第一環(huán)槽下部環(huán)槽第一環(huán)槽下部環(huán)槽側(cè)面間隙≤1000.0400.0400.0650.040100～1740.0650.0400.0650.040174～200——0.0750.065氣缸基本直徑d點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)壓燃式內(nèi)燃機(jī)1注：刮環(huán)具有雙重作用，通常按氣環(huán)選用側(cè)面間隙端面間隙在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于各處溫度不同，各道環(huán)與環(huán)槽的端面間隙是不一樣的，一般靠近燃燒室的環(huán)〔第一道環(huán)，溫度較高，其值應(yīng)取大一些?；钊h(huán)直徑〔mm〕

3-6

端面間隙〔mm〕70＜d≤1781178＜d≤2501250＜d≤4051405＜d≤6001600＜d1

0.064～0.114*(0.038～0.089)0.076～0.127*(0.064～0.114)0.102～0.152*(0.076～0.127)0.152～0.216*(0.127～0.191)0.152～0.229*(0.127～0.203)注：*為氣環(huán)第一環(huán)間隙，其次、三、四環(huán)間隙與油環(huán)一樣。括號(hào)內(nèi)數(shù)字為油環(huán)間隙?；钊h(huán)槽護(hù)圈鋁合金活塞的環(huán)槽，特別是第一環(huán)槽，由于承受高溫高壓氣體的作用，其材料硬度顯著降低，變得不耐磨。為了提高環(huán)槽的耐磨性，可在第一環(huán)槽〔有時(shí)包括其次環(huán)槽〕上鑲嵌上各種外形的3-8構(gòu)，其中〔c〕的構(gòu)造還同時(shí)保護(hù)了球 a) b) c) d)型燃燒室最簡潔消滅裂紋的喉口局部； 圖3-8活塞環(huán)護(hù)圈的構(gòu)造〔d〕的構(gòu)造還同時(shí)保護(hù)了活塞頂面的一局部，頂部與環(huán)槽兩局部用三條筋相連。為了避開環(huán)槽鑲?cè)υ谶\(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生松動(dòng)，以及防止中間產(chǎn)生龜裂、剝落，要求使用熱膨脹系數(shù)與合金相近的材料。一般承受鎳奧氏體鑄鐵或錳奧氏體鑄鐵。環(huán)槽護(hù)圈大局部都用于鑄鋁活塞中。通常應(yīng)用A1-Fin法的結(jié)合工藝，其工藝過程是：將0.001～0.005mm，然后放在鋁活塞鑄模中與鋁活塞一起澆鑄。預(yù)先滲鋁，使護(hù)圈和活塞材料依靠相互集中〔FeA30.020.03防止兩種金屬接合面剝離。環(huán)槽經(jīng)加工形成。環(huán)槽護(hù)圈的截面外形一般為梯形，使鋁合金冷卻時(shí)沿徑向收縮，以卡緊護(hù)圈。承受鑄鋁活塞的強(qiáng)化柴油機(jī)，也可以承受護(hù)圈，但需將護(hù)圈外表做得粗糙，形成很多坑，以使活塞在鋁合金和護(hù)圈之間形成結(jié)實(shí)的機(jī)械結(jié)合。缸徑大于100mm的高速柴油機(jī)已被廣泛承受3～10活塞環(huán)的計(jì)算3.5.1P活塞環(huán)在自由狀態(tài)下不是圓形，其曲率半徑沿環(huán)周各點(diǎn)是變化的，且大于氣缸半徑，只有當(dāng)裝入氣缸前方成為正圓形。環(huán)裝入氣缸前的外形稱為自由狀態(tài)，環(huán)的自由狀態(tài)打算環(huán)裝入氣缸后的徑向壓力分布。徑向壓力分布大致可分為：均勻分布〔等壓環(huán)、梨形分布〔高點(diǎn)環(huán)〕和蘋果型分布〔低點(diǎn)環(huán)〕三種。1等壓環(huán)等壓環(huán)從自由狀態(tài)變到工作狀態(tài)后，沿環(huán)周的徑向壓力是均勻分布，即P0=const。等壓環(huán)由于使用后磨損等緣由，環(huán)周壓力分布惡化，在開口處的徑向壓力急劇下降，所以使用壽命短，一般使用于二沖程中速發(fā)動(dòng)機(jī)。2高點(diǎn)環(huán)高點(diǎn)環(huán)開口處的徑向壓力PP0，P：P03：1。能提高環(huán)開口端的減震力氣，耐磨性和氣密封好?，F(xiàn)代高速四沖程柴油機(jī)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用高點(diǎn)環(huán)。3低點(diǎn)環(huán)低點(diǎn)環(huán)主要用于二沖程柴油機(jī)和大型柴油機(jī)，開口處的徑向壓力低于平均徑向壓力，以防止環(huán)端跳入氣口使環(huán)折斷，或者是為了矯正熱變形的影響，以保證均勻貼合。工作狀態(tài)下活塞環(huán)的閉口間隙S1閉口間隙一般按GB/T1149選取，或按產(chǎn)品圖紙要求而定，但最小間隙必需大于下式計(jì)算值。S=πdαΔt (mm)1 1式中：dmm；1α—熱膨脹系數(shù)，合金鑄鐵按α=1.1×10—5/℃；Δt10080℃Ft切向彈力是在環(huán)的切口處徑向厚度中點(diǎn)上沿切線方向施加力，使環(huán)從自由開口尺寸壓縮到閉口間隙時(shí)所需的力。尺寸系列的切向彈力值僅適用于平均彈性模量E=100000N/m2材料〔即非調(diào)質(zhì)鑄鐵環(huán)其它材料則按彈性模量E3-7修正系數(shù)乘以尺寸系列表的切向彈力值即可。鍍鉻或噴鉬活塞環(huán)的切向彈力修正系數(shù)為表3-70.93-7活塞環(huán)材料平均彈性模量N/mm活塞環(huán)材料平均彈性模量N/mm2切口彈力修正系數(shù)調(diào)質(zhì)鑄鐵1127761.15球墨鑄鐵1569061.6鋼1962002切向彈力FtE·h〔m-S〕Ft=────────—K·K〔kgf〕1 214.14(d1/α1-1)3式中：E—彈性模量，kgf/mm2；hmm；1m—自由開口，mm；Smm；1dmm；1αmm；1K 斷面減弱系數(shù)；1——K28%～118%，0.12mm3f1110%?；钊h(huán)設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定切向彈力，然后再打算環(huán)的自由開口尺寸。高速發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)設(shè)計(jì)通常用轉(zhuǎn)變環(huán)的徑向厚度方法來調(diào)整環(huán)的彈力。平均比壓P0比壓P0摩擦損失、耐磨性。比壓過高，磨損加劇導(dǎo)致缸套磨損嚴(yán)峻；比壓過低，環(huán)密封性差，最終1.5～2f/21.5～2.5f/2。2FtP0=─── MPaｈ0d1式中：ｈ—環(huán)外圓面與氣缸壁的接觸高度，等于刮片數(shù)量與刮片高度的乘積，mm0Ft—切向彈力，Ndmm1m自由開口尺寸指在自由狀態(tài)下，環(huán)開口兩端徑向中點(diǎn)的弦距。它的大小既要滿足活塞環(huán)彈力的要求，又要滿足工作應(yīng)力和安裝應(yīng)力的要求，m值過大，工作應(yīng)力較大，會(huì)造成較大的彈性消逝，m一般，合金鑄鐵氣環(huán)和整體油環(huán)m/d=13～14%，16%；球鐵環(huán)m/d=8～11%，1