活塞环基础知识

1.1.2活塞环的控油作用
回油孔
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。
1.1.3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。
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、三道压缩环。 3、下侧面内倒角
一缸副:指一个气缸.
环组:指一个活塞上要用几道环
三环组
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第四章-----活塞环常用术语
4.1.1 车副,缸副,环组的相互关系:
一车组
六
一缸副(1) 一缸副(2) 一缸副(3) 一缸副(4) 一缸副(5) 一缸副(6)
缸
机
五环组
五环组
五环组
五环组
五环组
五环组
第一道环 第一道环 第一道环 第一道环 第一道环 第一道环
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第三章-----活塞环表面处理
3.8氧化
3.8.1氧化处理后活塞环的表面呈深红色
3.9镀锆
3.9.1镀锆处理后活塞环的表面呈金黄色
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第四章-----活塞环常用术语
第四章 活塞环常用术语
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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.
. 活塞的热量通过活塞环传至汽缸壁。
1.1.4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
2.1活塞环的分类 内燃机活塞环主要分为两种，气环（压缩环）与油环。
1.1.1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。
２：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”。
３：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.
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
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第三章-----活塞环表面处理
•3.5特殊垳磨
3.5.1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
3.5.2垳磨亮带的优点:
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30～50％。在开口两端不切通则可 减少漏气量。
5、鼻形环 （Ｎ） 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 （Ｓ） 最早使用的油环型式，
7、异向倒角开槽油环 （Ｓ）
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 （Ｇ）
同向倒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。
按结构分就分为整体环与组合环；按环断面形状就分为 ——矩形环、梯形环、楔形环、外切扭曲环、鼻形环、开槽 油环、异向倒角油环、同向倒角油环、开槽螺旋撑簧环、异 向倒角螺旋撑簧环、同向倒角螺旋撑簧环、钢带组合油环； 按外侧面形状就分为——柱面、锥面、桶面；按棱边形状就 分为——上侧面内切台、上侧面内倒角、下侧面内切台、下 侧面内倒角、内棱边倒角、外圆面棱边倒角、内外圆边面棱 边倒角；按镀层形状就分为——无镀层、全镀层、半镀层、 镶嵌。
3.3.3磷化的优点:
仿锈 缩短初期磨合
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第三章-----活塞环表面处理
•3.4垳磨亮带
3.4.1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.
3.4.2垳磨亮带ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ优点:
角角 油油 环环
⑤
活塞环 ① 组合环
②
油环
⑦
分类原则
①结构
④外圆面形状
②功能
⑤棱边形状
③剖面形状
⑥镀层结构
⑦撑簧类型
螺旋撑簧环
开槽油环
③ 异向倒角油环 同向倒角油环
异向倒角成形磨削油环
钢带组合环
⑥ 无镀层 全镀层
2.1.2 断面形状分类
1、矩形环 （Ｒ）
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。
9、开槽螺旋油环 （ＳＳＦ）
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 （ＳＳＦ）
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。
3.2.3喷钼的优点:
l 储油性好 l 缩短初期磨合期 l 导热性好
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第三章-----活塞环表面处理
•3.3磷化
3.3.1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。
2、梯形环 （Ｔ）
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 （ＥＴ）
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%
晶相图
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第三章-----活塞环表面处理
•3.7渗陶
3.7.1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%。
3.7.2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
增强储油性能 加快初期磨合
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第三章-----活塞环表面处理
•3.6氮化
3.6.1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.
3.6.2氮化的优点:
增加环的硬度 耐磨,替代镀铬处理
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
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
①
整体环
②
分类原则
①结构
④外圆面形状
②功能
⑤棱边形状
③剖面形状
⑥镀层结构
⑦撑簧类型
气环
③
刮环
③
矩 梯梯 形 形形 环 环环
④
⑤
柱面 内倒角
鼻形环
④
内棱倒角
⑥
无镀层
外切扭曲环
⑤
⑥
柱面 无镀层
锥面 镶嵌
桶面 内切台
全镀层
锥面 内棱边倒角 半镀层
内棱边倒角
外棱边倒角 镶嵌
油环
③
槽 异同 油 向向 环 倒倒
2.1.4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
3.1.1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.
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 （Ｍ）
锥面环常用于第二、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
镀铬层
3.1.3镀铬的优点:
耐高温 耐磨 导热性好
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第三章-----活塞环表面处理
•3.2喷钼
3.2.1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。
11、同向倒角螺旋油环 （ＧＧＦ）
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。
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