任务六-活塞与活塞环的间隙检查

3.要求：
(1)要有足够的刚度和强度，传力可靠； (2)热膨胀系数要小，减小受热时的变形； (3)导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损； (4)质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。
4.材料：
柴油机——高级铸铁或耐热钢，成本低、耐热性好，且 膨胀系数小。 汽油机——高强度铝合金，质量小，导热性好，但热膨 胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。
0.25~0.50mm
侧隙检验：将环放在 槽内，围绕环槽滚动 一周，应能自由滚动， 既不能松动，又不能 有阻滞现象，用厚薄 规检测。
危害：侧隙过大，泵油作用加剧，使环岸疲劳破碎，加速环的断 裂和润滑油消耗增加；侧隙过小，使活塞环卡死在环槽内，环的 弹力减弱，冲击应力加剧，不但使汽缸密封性降低，也容易使环 折断。
Ⅱ 群部表面的保护（防止拉毛） 镀锡（熔点低）
涂石墨（脆性材料）
表面粗糙化 （沟谷能存润滑油）
Ⅲ 偏置销座
F’p1 Fp1
压缩行程
作功行程
a) 活塞销对中布置
活塞销孔中心偏离活塞中心线平面，向做功形成侧压力的一方偏移1-2mm。
F’p1
压缩行程
b) 活塞销偏移布置
作功行程
目的：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声（敲缸）。
汽车发动机机械系统检修
学习任务六：活塞与活塞环的间隙检查
任务介绍
活塞与活塞环磨损后，造成汽缸壁间隙的增大，从 而发动机工作时活塞与汽缸壁之间会出现异响，所以 发动机异响时应进行对其检查。设置本任务的目的是 学习活塞与活塞环的功用、结构以及活塞环间隙的检 查方法。
任务分析
知识点：活塞与活塞环的功用、结构及特点。 技能点：活塞环间隙的测量方法。
方法：将活塞环水平放入汽缸内，用 一盖板盖住环的内环，在汽缸下部放 置灯光，用察看透光的方法检查活塞 环与汽缸壁间的密封情况。
活塞环漏光度的检验技术要求：
1）活塞环上漏光弧长所对应的 圆心 角，每处不得大于25°，同一根环上不 得多于两处，总和不得大于45°。 2） 在靠近活塞环开口处两侧各 30°范围内， 不允许有漏光。
２）气环的泵油作用
燃烧室
下行（进气）：环靠在环 槽上方，刮油
上行（压缩）：环靠在环槽下 方，挤油
气环的泵油原因：
（1）存在侧隙和背隙； （2）环运动时在环槽中靠上靠下。
气环的泵油危害：
（1）增加了润滑油的消耗； （2）火花塞沾油不跳火； （3）燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏； （4）环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封性； （5）加剧了气缸的磨损。
相关知识
一、活塞连杆组的构造
组成：活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等 作用：将燃烧过程中获得的动力传递给曲轴。
（一）活塞的构造
1.功用： 1）与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室； 2）承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。
2.工作条件： 活塞在高温、高压、高速、润滑不良 的条件下工作。
原因：活塞裙部磨损一般在侧压力区较大
危害：裙部与活塞间隙过大，敲缸、窜机油
检测：用千分尺测量距下边缘10-15mm与活塞销垂直方 向裙部的直径，将此位置测得的数据与气缸的磨损最大 部位相减，并用所得的值与配缸间隙相比，大于的话， 更换活塞。
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（3）背隙Δ3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的 间隙。0.5mm～1mm。
5.气环
１）气环的密封原理
气环的三条漏气通道：开口端隙间；环面与气缸壁间；环与环槽 的侧面间。
第一密封面的建立（环与缸壁）
气环在自由状态下，外径＞缸径，装缸后
P0
在其弹力P0作用下与缸壁压紧，形成第一密封 面。
第一密封面
Hale Waihona Puke 背隙检验：为测量方便通常是将活塞环装入活塞内，以环槽深 度与活塞环径向厚度的差值来衡量。也可将环落入环槽底，用 深度游标卡尺测出环外圆柱面沉入环岸的数值，该数值一般为 0—0.35mm。
在实际操作中，通常是以经验法来判断活塞环的侧隙和背隙： 将环置入环槽内，环应低于环岸，且能在槽中滑动自如，无明 显松旷感觉即可。
（1）端隙Δ1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。 一般为0.25mm～0.50mm。
气环
切口
Δ1
（2）侧隙Δ2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一 道气环0.04mm～0.10mm；其它气环0.03mm～0.07mm。油环一般侧隙 较小，0.025mm～0.07mm。
Δ2
Δ3
和提高压缩比，常用于二冲程汽油机。 （3）凹顶：在气门升程大的发动机中，为使活塞与不与气门发生
干涉，常将活塞顶部作一个凹陷的部分。
（2）活塞环槽部（头部）
指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分，又称防漏部。两环槽之间称 为环岸。
上面2-3道气环，下面1-2道油环。
油环的底部有若干贯通泄油孔， 油环从缸壁上刮下的多余润滑油， 经此流回油底壳。
圆柱形
截锥形
组合形
连接方式： 1.全浮式:活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动。
特点： 1）磨损均匀，寿命长，应用广泛 2）卡环轴向定位 3）冷态过盈配合
2.半浮式：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动。 （一般固定连杆小头）
特点:
销座内无卡环 连杆小头无衬套
四、任务实施
1.活塞环的弹力检验
背隙的作用是为建立背压，贮存积炭和防止活塞工作时膨胀过 大挤断活塞环而设置的。
4.活塞环的安装方法
1.有镀铬的活塞环一般装在第一道； 2.活塞环有字的侧面朝上； 3.各道环的开口应和活塞销口中心线相隔45°； 4.各道环的开口避免朝向侧压力大的一面； 5.各道环开口相互错开：三道环，120°；
5.活塞裙部直径检查：
措施：
（1）采用扭曲环； （2）采用组合式油环； （3）油环下设减压腔。
3）气环断面形状：
形状
特点
矩形环
结构简单、制造方便、易于生产、与缸壁接触面积 大，散热好 ；但有泵油作用。
扭曲环
断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲，减小泵 油作用，减轻磨损
减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力， 锥面环 有利于磨合和密封；可形成油膜改善润滑，但导热
第二密封面的建立（环与环槽侧面）
活塞环在运动时产生惯性力Pj，与
P1
缸壁间产生摩擦力F，以及侧隙有气体压
力P1，在这三个力的共同作用下，使环
F 靠在环槽的上侧或下侧（进气——上侧
面；排气、压缩、做功——下侧面），
形成第二密封面。
Pj
第二密封面
气环的第二次密封（加强第一密封面第二密封面的压力）
窜入背隙和侧隙的气体，使环对缸壁和环槽进一步压紧，加 强了第一、二密封面的密封。
④裙部开隔热膨胀槽（“T”形或“∏”形槽），其中横槽 叫隔热槽，竖槽叫膨胀槽。
⑤采用双金属活塞：即在活塞裙部或销座内嵌入钢片，以 减少裙部的膨胀量。
恒范钢片活塞
镶筒形钢片活塞
⑥ 其它结构
Ⅰ 温控结构 a.喷油冷却 b.隔热膜
连杆中心油道 专设喷油嘴
活塞顶部涂一层石墨隔热膜，既保证较高温度的燃烧室壁面， 又降低活塞温度。
第一道环工作条件最差，磨损最快
3.材料与热处理
要求：良好的耐热性、导热性、耐磨性、磨合性、韧 性和足够的强度及弹性等。
材料：耐热不锈钢、优质碳素钢、球墨铸铁、合金铸 铁
热处理：第一道活塞环镀铬或喷钼，其他的镀锡、磷 化或硫化处理
4.间隙
发动机工作时，为保证气缸的密封性，防止环卡死在缸内或胀死 于环槽中，安装时，活塞环应留有端隙、侧隙和背隙。
（a）活塞的热膨胀量大于气缸的热 膨胀量，使间隙变小
（b）活塞头部膨胀量大于裙部膨胀量， 上大下小
（c）群部圆周方向近似椭圆形变化，长 轴沿着销座孔轴线方向。
2）活塞变形的预防措施 ①活塞头部的直径呈上小下大的梯形或截锥体；
②裙部呈椭圆型，长轴垂直于销座孔轴线；
③活塞的加强筋——在销座和活塞头部之间设置加强筋用 来加强销座，并提高活塞头部的刚度。
性差，不适用第一道环
梯形环
可将沉积在环中的结焦挤出，避免环折断，且密封 性较好；但加工困难，精度要求高
桶面环
上下均可形成油膜，且对活塞的摆动适应性好，接 触面小，利于密封，但外圆为凸圆弧形，加工困难
示意图
6.油环
作用：布油和刮油
类型
1）整体式: 其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小 孔或窄槽。
2）组合式:由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬 簧组成。
头部
（3）活塞裙部
定义：指从油环槽下端面起至活塞 最下端的部分，包括装活塞销的销 座孔。
功用：在活塞运动的时候起导向作 用，并承受侧压力。
结构：全群式、半拖板式、拖板式 裙部。
全群式
半拖板式
拖板式
活塞的常见损伤
主要是活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损和活塞销座孔的磨损等,活 塞环槽的磨损较大，以第一道环槽的磨损最为严重．各环槽由上而 下逐渐减轻。
组合式油环特点：
1）密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧直径大于缸径而产生径向力。 第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。
2) 无侧隙，不窜油。 3) 刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。 4) 上下片可分别动作，适应性好。 5) 回油能力强。
（三）活塞销
作用：连接活塞和连杆小头，并传递活塞的力给连杆。 工作条件：周期性冲击载荷，润滑条件差。 材料：低碳钢或低碳合金钢。表面渗碳淬火处理，精磨和抛光。 结构：活塞销内孔有圆柱形、截锥形和组合形
Ⅳ 环槽护圈
第一、二道环槽或所有环槽镶入耐磨材料，并制成环槽护圈。
（二）活塞环
1.活塞环的功用与分类