活塞环的结构、工作原理与表面处理
船舶主机活塞环作用是什么
船舶主机活塞环作用是什么船舶主机是船舶的动力来源，它的工作原理类似于汽车的发动机，通过内燃机的工作来驱动船舶前进。
而船舶主机活塞环则是船舶主机中的一个重要部件，它承担着密封、冷却和润滑等多重作用。
本文将从活塞环的结构、作用和维护等方面进行介绍。
一、活塞环的结构。
船舶主机活塞环一般由上环、中环和下环三部分组成。
它们通常由高强度的合金钢材料制成，具有良好的耐磨性和耐高温性能。
活塞环的结构设计要求具有一定的弹性和可塑性，以确保其在高速运转时能够与气缸壁完全贴合，形成良好的密封效果。
二、活塞环的作用。
1. 密封作用。
船舶主机活塞环的最主要作用是起到密封作用。
在活塞上下运动的过程中，活塞环能够与气缸壁形成紧密的密封，防止气缸内的高压燃气泄漏到曲轴箱中，同时也能防止曲轴箱内的润滑油进入燃烧室，保持气缸内部的良好工作环境。
2. 冷却作用。
活塞环还具有一定的冷却作用。
在活塞上下运动时，活塞环与气缸壁之间会形成一定的间隙，这个间隙可以让部分冷却水或者润滑油进入气缸内部，起到降温和润滑的作用，防止活塞因高温而变形或者卡死。
3. 润滑作用。
活塞环的表面通常都会进行特殊的处理，使其具有一定的润滑性能。
在活塞上下运动时，活塞环能够在气缸壁上形成一层薄薄的润滑膜，减少活塞与气缸壁之间的摩擦，延长活塞环和气缸壁的使用寿命。
三、活塞环的维护。
1. 定期检查。
船舶主机活塞环在长时间高速运转下，会因为摩擦和高温而造成磨损，因此需要定期检查活塞环的磨损程度。
一旦发现活塞环磨损严重，就需要及时更换，以免影响船舶主机的正常工作。
2. 注意润滑。
船舶主机活塞环的润滑非常重要，不良的润滑会导致活塞环与气缸壁之间的摩擦增大，加速活塞环的磨损。
因此，在进行润滑油更换时，一定要选择符合要求的高质量润滑油，并且按照规定的周期进行更换。
3. 防止过热。
船舶主机活塞环在高温下容易变形或者卡死，因此需要防止活塞环过热。
在船舶主机运转过程中，要确保冷却系统的正常工作，保持活塞环和气缸壁的温度在正常范围内。
活塞环的工作原理
活塞环的工作原理
活塞环是一种装置，安装在活塞的周围，起着密封气缸和导向活塞上下运动的作用。
活塞环通常由金属材料制成，经过精确的加工和热处理工艺，以确保其具有良好的耐磨性和耐高温性能。
工作原理如下：
1. 密封功能：活塞环的主要功能之一是在活塞与气缸之间形成密封，防止燃烧室内燃烧产生的高压气体泄漏到气缸外部。
活塞环与气缸壁之间形成一个紧密的密封界面，使气缸内的高压气体无法逸出，从而确保内燃机的正常工作。
2. 导向功能：活塞环还可以起到导向活塞在气缸内上下往复运动的作用。
它能够确保活塞在气缸内的准确位置，并且防止活塞在运动过程中产生偏斜或旋转。
这样可以保证活塞与气缸之间的间隙始终均匀，减少磨损。
同时，活塞环在高温条件下仍能保持稳定的形状，确保活塞的正常运动。
3. 冷却功能：在活塞上下运动的过程中，活塞环不仅要承受高温高压燃烧气体的冲击，还需要散发掉活塞表面产生的热量。
活塞环上的特殊结构和材料能够有效地将热量传导到活塞及气缸壁，并将其散发到周围环境中，以防止活塞过热而损坏。
综上所述，活塞环通过有效的密封、导向和冷却功能，确保了活塞在气缸内的正常运动以及内燃机的高效工作。
活塞环表面处理
第7章活塞环的表面处理7.1环表面处理的变迁镀硬铬环已使用半个多世纪，它与非表面处理比较，其耐磨性、耐熔着磨损性有了飞跃的改善。
现在活塞环生产中有60%以上的经镀硬铬的表面处理。
火焰喷涂活塞环始于1960年代，当内燃机高功率化，活塞环镀硬铬开始不适应，热负荷高的内燃机从1970年代开始用喷镀环。
钼、合金、碳化物等喷涂应用于活塞环。
1980年代初开发了氮化，80年代中期开发了复合分散镀。
80年代后期开发了PVD，TiN涂层用于活塞环，90年开始开发PVD CrN涂层，PVD陶瓷涂覆表面处理新技术、期待今后更大的发展。
7.2电镀7.2.1镀硬铬在活塞环的表面处理中，镀硬铬为历史最长久，镀层厚度5-300μm比装饰铬0.1-5.0μm厚得多，硬铬镀层特点为：①Hv800-1000耐磨。
②摩擦系数低。
③熔点1890℃耐熔着磨损性好。
④耐蚀性好，耐腐蚀磨损性强。
图7.1为铸铁镀铬顶环与铸铁非表面处理的顶环和缸套匹配使用，顶环闭合间隙增大值和缸套磨损量比较，从图7.1看出镀硬铬环有优良的图7.1镀硬铬环的影响 图7.2环的镀铬处理耐磨性和对缸套好的减磨性。
图7.2为镀铬处理，环在镀槽中的放置和处理方法。
图7.3为镀铬环断面的金相组织。
镀铬废水处理应控制有害6价铬的含量。
图7.3镀铬环断面的金相组织7.2.2镍基复合分散镀表7.1分散镀的基质与分散微粒基质 分散微粒Ni Al2O3、Cr2O3、Fe2O3、TiO2、ZrO2、ThO2、SiO2、CeO2、BeO2、MgO、CdO、金刚石，SiC、TiC、WC、VC、ZrC、TaC、Cr3C2、B4C、BN(α，β)、ZrB2、TiN、Si3N4、WSi2、PTFE、氮化石墨、石墨、MoS2、WS2、CaF3、BaSo4、SrSo4、ZnS、CdS、TiH2、Cr、M0、TiNi、Fe、W、V、Ta、玻璃、陶土、微空心粒。
Cu Al∂γ）、TiO2、ZrO2、SiO2、CeO2、SiC、TiC、WC、ZrC、NbC、B4C、BN2O3（Cr3B2、PTFE、氮化石墨、石墨、MoS2、WS2、CaF3、BaSo4、SrSo4.Co Al2O3、 Cr2O3、Cr3C2、WC、TaC、ZrB2、BN、Cr3B2Fe Al2O3、F2O3、SiC、WC、B、PTFE、MoS2Cr Al2O3、CeO2、ZrO2、TiO2、SiO2、UO2、SiC、WC、ZrB2、TiB2Au Al2O3、Y2O3、SiO2、TiO2、ThO2、CeO2 、TiC、WC、Cr3B2Ag Al2O3、TiO2、BeO、SiC、BN、MoS2、刚玉、石墨Zn ZrO2、SiO2、TiO2、 Cr2O3、SiC、TiC、Cr3C2、AlCd Al2O3、F2O3、B4C、刚玉Pb Al2O3、TiO2、TiC、BC、Si、Sb、刚玉Sn 刚玉Ni-Co Al2O3、Ru2O3Ni-Fe Al2O3、Ru2O3、SiC、Cr3C2、BNNi-Mn Al2O3、SiC、Cr3C2、BNPb-Sn TiO2Ni-P Al2O3、 Cr2O3、SiC、Cr3C2Ni-B Al2O3、Cr2O3、SiC、Cr3C2Co-B Al2O3、Cr2O3、BN复合分散镀是用固体微粒（分散粒子）与基质金属形成的复合镀层。
活塞环基本知识
一、活塞环的基本功能活塞环主要具有以下四个基本作用：1.支承作用活塞环支承活塞并保持活塞在汽缸内的合理位置。
2.密封作用活塞环在汽缸内如不能完善地保持密封作用，则因燃气大量泄露造成压缩不足，发动机不能获得既定的压缩压力，使功率降低，热效率也随之降低。
漏气是造成活塞异常膨胀和变形、咬缸或拉缸、环胶结或卡滞等严重事故的主要原因之一。
所以活塞环的密封作用很重要，活塞环只有在完成密封作用的前提下，才能发挥其导热，支承等作用。
3.控制机油的作用活塞环是在高温和高压的气体作用下，沿汽缸壁往复滑动，为使其能耐久使用，汽缸壁上必须经常地保持适量的润滑油膜，若汽缸壁上附着的机油过多，则多余的机油将被抽吸到燃烧室，使机油消耗量增加，导致发动机性能变坏。
因此，经常保持适量的机油是持续发挥发动机性能的必要条件，这就要求气环既起密封作用，又能起调节机油作用；油环则要求能起到保持润滑所需油膜的作用。
4.导热作用活塞环能有效完成将热量从活塞经活塞环向汽缸壁转移的热移动过程。
二、活塞环的常见结构活塞环按其在发动机的作用，通常划分为气环（压缩环）、油环（刮油环）两大类。
气环的结构名称按其截面形状和特殊特征划分，常见的有：矩形环、桶面环、锥面环、梯形环、楔形环、鼻形环、止口环、外肩环、镶嵌环、搭口环、L 形环、组合气环、畸形曲面环等。
油环的结构名称按其截面形状和特殊特征划分，常见的有：普油环（平面带槽油环、倒角油环）、螺旋撑簧油环（磷衬、铬衬）、径向衬簧油环、钢带组合油环等。
三、活塞环的常用材料发动机不断向高速和强化方向发展，为了满足发动机的高性能要求，活塞环的材质也需要不断的改进，对活塞环材料的性能要求有：1.耐磨性与贮油性2.强度（抗折强度与疲劳强度）3.弹性及弹性模数4.硬度5.热稳定性过去应用最普遍的高强度灰铸铁，是活塞环的基本材料，沿用时间最长，是中、低速发动机活塞环的主要材料。
而高速发动机上的活塞环几乎全部采用合金铸铁。
活塞环工艺介绍
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• PVD （物理气相沉积）技术
解决了活塞环在使用中的冒烟、串油、不耐磨等一系列问题，大大提高 了活塞环的综合机械性能和寿命。
基本原理：钛、铬等金属蒸发源，通过电弧放电，形成汽化离子，和N2、 O2反应，在活塞环目标源上凝固沉积生成TiN、CrN[O]、CrN等陶瓷薄膜， 逐渐达到成膜的目的。TiN由于其膜层硬度极高，耐磨。
活 塞 环 加 工 工 艺 流 程 1
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活 塞 环 加 工 工 艺 流 程
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镀铬铸铁环
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举例说明：
下面以某公司生产的第二道活塞环为例进行具体说明活塞环加工工艺
截面形状描述：
合金铸铁材质磷化矩形锥面
截面形状图 θ
工艺路线描述：
毛坯铸造→双体磨削→割片→粗磨侧面→调质处理→粗磨侧面→ 校平→中磨侧面→精磨侧面→清洗脱脂→中间检查→内外仿形→ 切向扩口→修口及去开口毛刺→精磨侧面→清洗脱脂→涂色标→ 理环→成形车外圆→理环→修口去开口毛刺→去内圆毛刺→磷化 →精磨侧面→确认珩磨→清洗脱脂→理环→喷色标→中间检查→ 脱磁→磷化→理环→激光打标→终检→上油→包装
活塞环简介
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一、活塞环在发动机中的功能
作为高温高压工况下的运动件，随着活塞的往复运动，内燃机活塞环主要作用表
现为：防止燃烧室内高温高压气体下窜至曲轴箱、将活塞和燃烧室的热量传导至汽
缸壁、控制机油的消耗量以及在活塞换向时防止活塞头部撞击气缸（如图一所示）；
活塞环在随活塞做上下往复运动的同时，还会自身做周向运动以更好地适应缸套及
11、修口：采用活塞环专用修口机通过CBN砂轮对活塞环两开口端面进行磨削加 工，目的是减少仿形开口机的加工偏差，同时消除后序的成形车外圆装夹时 的两侧开口端面抵头的现象，同时去掉开口外棱边的毛刺。
活塞环的结构功能
活塞环的结构功能
活塞环的结构功能如下：
1. 结构：活塞环由头部和尾部两部分组成，头部位于缸内，部件较薄，尾部则用来固定在活塞上，部件较厚。
2. 功能：活塞环是汽车发动机当中非常重要的配件，主要是起到密封
的作用。
它能够保证气缸内的高温高压气体及时进入气缸盖，同时又
能够阻止外部的空气进入气缸，起到单向阀的作用。
3. 具体分析：活塞环的头部有倒角（也称环岸），装入缸凹槽后，顶
部和两侧被包围在缸壁上，难以润滑，会形成干摩擦，且由于顶部较
为脆弱，摩擦容易破损，因此在活塞顶部涂抹机油达到润滑的效果。
它的尾部较厚，用来压紧在活塞上，保证发动机活塞能够承受高温高
压气体压力，不至于掉落。
总的来说，活塞环的结构和功能都与发动机的运转密切相关。
活塞环电镀铬工艺(2篇)
第1篇一、引言活塞环是内燃机中非常重要的部件，其作用是保证活塞与气缸壁之间的密封，防止燃气泄漏，提高发动机的功率和燃油经济性。
活塞环的制造质量直接影响着发动机的性能和寿命。
电镀铬工艺作为一种表面处理技术，广泛应用于活塞环的生产中，能够有效提高活塞环的耐磨性、耐腐蚀性和使用寿命。
本文将详细介绍活塞环电镀铬工艺的原理、工艺流程、设备要求及质量控制方法。
二、活塞环电镀铬工艺原理电镀铬工艺是利用电化学原理，在活塞环表面形成一层均匀、致密的铬镀层。
其基本原理如下：1. 电解质溶液：电解质溶液是电镀铬工艺的基础，通常采用硫酸铬或硫酸铜作为电解质。
硫酸铬电解质溶液具有较好的稳定性，且在电镀铬过程中不易产生杂质。
2. 镀层材料：铬是电镀铬工艺中常用的镀层材料，具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能。
3. 电解过程：在电场作用下，铬离子从电解质溶液中迁移到活塞环表面，并在电极表面还原沉积形成铬镀层。
4. 镀层厚度与电流密度：镀层厚度与电流密度成正比，电流密度越大，镀层厚度越厚。
通常，活塞环电镀铬工艺的镀层厚度为0.01～0.05mm。
三、活塞环电镀铬工艺流程1. 前处理：将活塞环放入酸洗液中，去除表面的油污、锈蚀和氧化层。
酸洗后用清水冲洗干净，然后放入碱洗液中去除油污和残留的酸洗液。
碱洗后用清水冲洗干净，并进行烘干。
2. 镀前活化：将处理好的活塞环放入活化液中，去除表面的氧化膜，提高镀层的结合力。
3. 电镀：将活化后的活塞环放入电镀槽中，通入直流电，使铬离子在活塞环表面还原沉积形成铬镀层。
4. 镀后处理：电镀完成后，取出活塞环，用清水冲洗干净，去除多余的铬离子和电解质。
然后放入热水或蒸汽中进行热处理，提高镀层的硬度和耐磨性。
5. 检验：对电镀铬后的活塞环进行外观检查、尺寸测量、硬度测试等检验项目，确保活塞环质量符合要求。
四、设备要求1. 电镀槽：电镀槽应采用耐腐蚀、耐高温的材料制造，如不锈钢、玻璃钢等。
2. 电源：电镀电源应具备稳定的输出电压和电流，以满足电镀工艺的要求。
活塞环基本知识
活塞环基本知识活塞环是发动机的重要零件之一。
活塞环分为气环和油环两种。
活塞环的作用：密封气体；均匀分布气缸壁上的润滑油，并防止润滑油窜入燃烧室；导出活塞上的热量；支承活塞，防止活塞直接与气缸壁接触。
活塞环工作的好坏直接影响发动机的性能、工作可能性和使用寿命。
1 活塞环的作用1.1气环的作用气环起密封气体及导热的作用，其本身具有一定弹力。
将环压在缸壁上。
当发动机工作时，高压气体进入环槽，一方面将环压紧在环槽上，另一方面环背将更紧密地压在缸壁上起到更好的密封作用。
当气体通过第一道环隙窜入第二道时，压力已大大降低。
而且第二道环漏泄的气体极少。
为了进一步减少摩擦损失，有的发动机只采用一道气环。
第二道气环密封任务较轻，而且工作条件较一道好些。
为了避免机油窜入燃烧室，所以要求第二道气环除密封气体外，还有一定的刮油作用。
1.2 油环的作用油环的作用是将一定的润滑油均匀分布在缸壁上，防止润滑油窜入燃烧室并保证活塞环和缸壁的润滑。
油环要刮下缸壁上多余的油,须较大的径向力将环压在缸壁上。
由于环背没有气体压力的帮助，故环本身要具有较大的弹力及较小的接触面积，同时刮下的润滑油要能顺利地流回油底壳，所以油环槽背设有回油孔或切口。
2 活塞环的结构分析2.1活塞环各部分名称，如图1所示。
2.2切口形式活塞环切口基本上有3种形式：直切口、斜切口和梯形切口，如图2所示。
其中用得最普遍的是直切口。
二行程发动机为防止环切口与缸壁上的气口相碰，在切口处用销钉档住，不让环在环槽内转动，如图3所示。
2.3 常用气环断面形状气环断面形状如图4所示。
矩形环：断面呈矩形，制造简单，广泛采用。
锥形环：将工作面制成小锥度以提高表面接触压力，有利于是磨合密封，并有一定的刮油作用。
锥形环用肉眼不一定能看出锥角，所以一定要做标记，不能装反。
正确安装应是正锥形，其锥顶向上。
图4 常用活塞环的断面形状a)矩形环b)锥面环c)桶面环d)内切槽环e)下切槽环f)内伞环 g)双面梯形环h)单面梯形(楔形环)扭曲环：凡环内外切角、切槽均是扭曲环。
一文看懂”活塞环“
一文看懂”活塞环“活塞环主要分为气环和油环两种。
活塞环的作用气环的作用是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，由冷却水带走；油环起布油和刮油的作用，下行时刮除气缸壁上多余的机油，上行时在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜。
这样既可以防止机油窜入气缸中燃烧掉，又可以减少活塞与气缸壁的摩擦阻力。
此外，油环还能起到辅助封气的作用。
活塞环的工作条件及性能要求活塞环工作时受到气缸中高温、高压燃气的作用，温度较高（尤其是第一环，温度可达600K）。
活塞环在气缸内做高速运动，加上高温下部分机油出现变质，使活塞环的润滑条件变差，难以保证液体润滑，磨损严重。
因此，要求活塞环弹性好，强度高、耐磨损。
活塞环的间隙活塞环会在发动机运转过程中与高温气体接触发生热膨胀现象，而周期性的往复运动又使其出现径向胀缩变形。
因此，为了保证正常的工作，活塞环在气缸内应该具有以下间隙。
d—活塞环内径；B—活塞环宽度■ 端隙又称开口间隙，是指活塞环在冷态下装入气缸后，该环在上止点时，环的两端头之间的间隙。
一般为0.25~0.50mm。
■ 侧隙又称边隙，是指活塞环装入活塞后，其侧面与活塞环槽之间的间隙。
第一道环因为工作温度高，间隙较大，一般为0.04~0.10mm；其他环一般为0.03~0.07mm。
油环侧隙比气环小。
■ 背隙是指活塞环装入气缸后，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙，一般为0.50~1.00mm。
油环背隙较气环大，有利于增大存油间隙，便于减压泄油。
活塞环的泵油作用由于侧隙和背隙的存在，当发动机工作时，活塞环便产生了泵油作用。
其原因是，活塞下行时，活塞环靠在环槽的上方，活塞环从缸壁上刮下来的机油充入环槽下方；当活塞上行时，活塞环又靠在环槽的下方，同时将机油挤压到环槽上方。
如此反复运动，就将缸壁上的机油泵入燃烧室。
由于活塞环的泵油作用，使机油窜入燃烧室，会使燃烧室内形成积炭和增加机油消耗，并且还可能在环槽（尤其是第一道气环槽）中形成积炭，使环卡死，失去密封作用，甚至折断活塞环。
活塞环的结构、工作原理与表面处理
活塞环的结构、工作原理与表面处理1. 活塞环的结构活塞环是内燃机活塞与气缸壁之间的密封元件，其结构主要包括上环、中环和下环。
三个环分别安装在活塞上的环槽内，并紧贴活塞与气缸壁之间的摩擦面。
1.1 上环上环位于活塞顶部环槽中，它的主要作用是密封活塞与燃烧室之间的压力，防止气缸内的燃气泄漏。
上环通常采用较薄的钢材制成，具有较高的强度和耐磨性。
1.2 中环中环位于活塞中部环槽中，它的主要作用是密封活塞与气缸壁之间的间隙，防止燃气和润滑油进入燃烧室。
中环通常采用可塑性材料，如铸铁，其较高的弹性使其能够保持良好的密封性能。
1.3 下环下环位于活塞底部环槽中，它的主要作用是密封活塞与气缸壁之间的间隙，并防止润滑油进入燃烧室。
下环通常采用与上环类似的材料，具备较高的强度和耐磨性。
2. 活塞环的工作原理活塞环在发动机运行时，承受着巨大的热量、压力和摩擦力。
其工作原理如下：首先，上环的主要任务是密封活塞与燃烧室之间的高压气体，防止气缸内的燃气泄漏。
在压缩冲程时，上环紧密贴合燃烧室壁，通过其自身的弹力和与气缸壁之间产生的摩擦力，确保气体不会泄漏至缸盖。
其次，中环和下环的主要任务是密封活塞与气缸壁之间的间隙，以防止燃气和润滑油进入燃烧室。
当活塞向下运动时，中环和下环与气缸壁之间形成一条微小的密封空间，该空间通过油膜和摩擦力来阻挡燃气和润滑油的进入。
综上所述，活塞环通过合理的结构设计和密封原理，确保了发动机的正常工作。
它们有效地密封了气缸与活塞之间的空隙，减少了燃气泄漏和润滑油进入燃烧室的风险。
3. 活塞环的表面处理活塞环的表面处理对其密封性能和耐磨性能起着重要的影响，常见的表面处理方式包括以下几种：3.1 钝化处理钝化处理是一种能够增强活塞环自身耐腐蚀性能的表面处理方法。
通过将活塞环浸泡在钝化溶液中，利用钝化剂与活塞环表面发生化学反应，形成一层致密的氧化物膜。
这层氧化物膜可以防止活塞环表面因化学反应而产生腐蚀，提高其耐腐蚀性。
活塞环
复习旧课：
活塞的结构：活塞顶部、活塞头部、活塞裙 部。
活塞顶部
活塞 头部
活塞 裙部
一、活塞环功用与条件 活塞环按其主要功用可分为气环和油环两类。
气环
油环
（一）功用： 气环功用：保证活塞与汽缸壁间的密封， 活塞头部的热量传给气缸，再由冷却水或空 气带走；另外，还起到刮油、布油的辅助作 用。 油环的作用:将气缸壁上多余的机油刮 回油底壳，并在汽缸壁上均匀地布油，这样 既可以防止机油窜入燃烧室，又可以减少活 塞、活塞环与气缸的摩擦力和磨损；此外， 油环也兼起密封作用。
整体式
油环的刮油原理
油环的刮油作用
（2）油环类型与结构
类型：整体式和组合式。
整体式
组合式油环
组合式
特点：
整体式：没有背压、外圆上切有环形槽、 槽底开有若干回油用的小孔或窄槽。 组合式： 1）、刮油作用强。 2）、对气缸的适应性好。 3）、质量小。 4）、回油通道大，回油阻力小。
课堂小结：
1、活塞环的类型。 （气环和油环）
方法：检查活塞环弹力是把活塞放在弹力试验器 上，扳动操作手柄，在将活塞环压缩到开口间隙规 定值时，将手柄固定，再调整磅码使其两端平衡源自 磅码的对应的刻度即为环的弹力值。
2、活塞环漏光度的检验
目的：避免漏光度过大，使活塞环与气缸的 接触面积减小，造成漏气和窜机油的隐患。 检验方法：检查时，将活塞环置于气缸内，用 倒置的活塞将其推平，用一直径略小于活塞环外径 圆形板盖在环的上侧，在气缸下放置光源，从气缸 上部观察活塞与气缸的缝隙，确定其漏光情况。
检验活塞环端隙的方法是：先将活塞环平整地放在待配 的气缸内，用活塞头将活塞环推平到25mm,然后用厚薄规 插入活塞环开口处进行测量。
活塞环 原理
活塞环原理
活塞环的原理是利用环形密封结构，在活塞与气缸之间形成密封空间，防止工作介质（如燃烧气体或润滑油）泄漏的同时，也能减少摩擦损耗。
活塞环一般由几个环形部件组成，分别安装在活塞的槽内。
其中，第一环称为上油环或上托环，常用于冷冻发动机或柴油发动机的冷却缸壁。
第二环称为压缩环，负责将燃气密封在活塞上方。
第三环称为油控环或下控环，用于控制润滑油膜在活塞上下方形成。
这些环之间有一定的间隙，以容纳摩擦时产生的热膨胀。
活塞环的密封原理主要是通过环的弹性变形和表面间隙的填充来实现。
在活塞上下运动时，活塞环与气缸壁之间会产生一个狭缝，当燃气或润滑油进入该狭缝时，活塞环会受到压力的作用，产生弹性变形，从而填补狭缝，形成密封区域。
这种变形也使活塞环的外侧表面与气缸壁之间产生摩擦，进而形成一定的摩擦力，并起到密封的作用。
为了确保活塞环的正常工作，需要注意以下几点：首先，环与活塞槽要有一定的配合间隙，以便环的弹性变形；其次，活塞环要保持光滑的表面，以减少摩擦损耗；最后，活塞环与气缸壁之间要有一定的润滑油膜，以降低摩擦系数和热量。
综上所述，活塞环通过其结构和工作原理，实现了活塞与气缸之间的密封和减摩作用，保证了发动机的正常工作和寿命。
活塞环密封原理
活塞环密封原理活塞环是内燃机中的重要密封件，其密封性能直接影响到发动机的工作效率和使用寿命。
活塞环密封原理是指活塞环在发动机工作时如何实现有效密封，下面将从活塞环的结构和工作原理两个方面来详细介绍活塞环的密封原理。
首先，活塞环的结构包括上环、中环和下环三部分。
上环主要起到密封和导向作用，中环主要起到密封和散热作用，下环主要起到密封和支撑作用。
这三个部分共同组成了活塞环的结构，保证了活塞在气缸内的密封性能。
活塞环的结构设计合理与否，直接影响到活塞环的密封效果。
其次，活塞环的密封原理主要是依靠活塞环与气缸壁之间的间隙来实现的。
在发动机工作时，活塞上下运动，活塞环与气缸壁之间的间隙会不断变化，从而实现密封。
当活塞向上运动时，活塞环会受到气压的作用，紧贴在气缸壁上，形成有效密封；当活塞向下运动时，活塞环会受到摩擦力的作用，保持与气缸壁的接触，继续实现密封。
这种间隙变化的设计，保证了活塞环在发动机工作时的密封效果。
除了间隙变化，活塞环的材料和表面处理也对密封原理起着重要作用。
活塞环的材料应具有良好的耐磨、耐高温和耐腐蚀性能，以保证长时间的密封效果；活塞环的表面处理应具有一定的粗糙度和润滑性，以减小摩擦力，提高密封效果。
这些因素综合作用，保证了活塞环在发动机工作时的稳定密封性能。
总的来说，活塞环的密封原理是通过活塞环与气缸壁之间的间隙变化来实现的，而活塞环的结构设计、材料选择和表面处理都直接影响到了活塞环的密封效果。
因此，在发动机设计和制造中，需要充分考虑活塞环的密封原理，以保证发动机的工作效率和使用寿命。
通过对活塞环密封原理的理解，我们可以更好地认识活塞环在发动机中的作用，为发动机的设计和维护提供更科学的依据。
活塞环的密封原理是发动机工作原理中的重要环节，对于发动机的性能和可靠性有着重要的影响。
希望本文对大家有所帮助，谢谢阅读。
活塞环
止口定位
工艺简单，外形 尺寸大，定位不 可靠
套筒定位
定位可靠，加工 复杂
锯齿定位
贴合紧密，定位 可靠 结构紧凑
斜切口连 杆定位
4. V型发动机连杆结构
主副连杆 并列连杆 叉形连杆
环的特点。 3、V型发动机连杆的布置方式有哪几种？各
有何特点？
3）锥面环
锥面环特点
环的外圆面为锥面，理论上为线接 触。
工作过程
活塞下行： 能刮油 活塞上行：锥面油楔作用浮起，减
少磨损，不泵油
扭曲锥面环
扭曲环的外圆面为锥面 正反扭曲锥面环
4）梯形环
梯形环特点
断面为梯形，抗粘结性好， 避免环被粘结而折断
侧向力换向活塞左右摆动 时，梯形环的侧隙发生变 化，将环槽中的胶质挤出
半浮式： 活塞中部 与连杆小 头采用紧 固螺栓连 接，活塞 销只能在 两端销座 内作自由 摆动。多 用于小轿 车
四、连 杆 组
连杆组成与功用 连杆工作条件与材料 连杆结构（※） V型发动机连杆结构
1. 连杆组成与功用
连杆衬套
连杆体
连杆螺栓
连杆轴承上 轴瓦
连杆轴承下 轴瓦
连杆盖
连杆 螺栓
连杆组成与功用
力
活
曲
塞
轴
连
杆
往复
旋转
运动
运动
2. 连杆工作条件与材料
复杂的平面运动
受压缩、拉伸和弯 曲等交变载荷
具有足够抗疲劳强 度和结构刚度
质量应尽可能小
连杆体 连杆盖
连杆螺栓
优质中碳钢或中 碳合金钢
优质合金钢
如45、42CrMo 40Cr 、40MnB
活塞环的构造与维修分解
三、连杆
1.功用：将活塞承受的力传给曲轴，
推动曲轴转动，从而使活塞 的往复运动转变为曲轴的旋 转运动。
工作条件：压缩、拉伸和弯曲
等交变载荷பைடு நூலகம்
材料：中碳钢、中碳合金钢。
2.连杆的结构：小头、杆身、大头 （包括连杆盖）
（1）小头
• • 一般有减磨的青铜衬套 小头和衬套上都钻有集油槽
（2）杆身
• 制成“工”字形断面，在强度和刚 度足够的前提下减小质量。
4、活塞销的工作条件：
在高温下周期地承受很大的冲击载荷， 其本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很 差的情况下工作，因此，要求活塞销具有足 够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好， 重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体， 采用低碳钢或低碳合金钢制成，外表面经渗 碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光， 有较高的尺寸精度和表面光洁度。
（3）大头
•
一般采用分开式，被分开的部分成 为连杆盖，用螺栓紧固在连杆大头 上。
3、连杆螺栓及其锁止
• 一般采用韧性较高的合金钢或优质 碳素钢锻制或冷镦成形。 • 一般采用防松胶、开口销、双螺母、 自锁螺母及其螺纹表面镀铜等锁止 装置。
4、连杆轴承（连杆轴瓦俗称小瓦）
1.结构：钢背和减磨层组成的分开式薄壁轴承。 2.要求：足够的强度、良好减磨性和耐腐蚀性。
⑶第一密封面的第二次密封：燃气绕流到 环的背面，并在压力的作用下，使环更紧地贴 在气缸壁上，形成第一密封面的第二次密封。
活塞环的开口布置
为减少气体的泄漏，装入气缸时，一般是以第一道 环的开口位置为始点，其他各环的开口布置成迷宫状走向
第一道环应布置在作功行程侧压力较小的一侧，其 他环（包括油环）依次间隔90－180度。 如有三道环，则各道环应沿圆周成120度夹角互相错
活塞环路沃技术交流
195
190 CKS36
GDC50 MKP81A MKJet
PVD
●特氟龙喷涂涂层
特氟龙树脂 Mn磷化处理
单位min
铝粘着发生时间
100 80 60 40 20 0
未处理
处理后
● 活塞环侧面铝凝着发生时间大大延长，约3倍以上时间 ● 活塞环槽磨损量大大降低 ● 活塞环侧面的磨损量也显著降低
单位um
③TOP下侧面喷涂 特氟龙
④降低活塞环耐磨性 和耐热性
降低摩擦功耗、增 加压缩比
●三轮车发动机性能特点
1、因过载、增加压缩比等带来的热负荷增加 2、因使用环境、高热负荷等带来的零件寿命低
●三轮车发动机相关件对策
①增加活塞环高度
相关件对应 方案
②TOP外圆PVD或 CKS处理
喷钼 侧面喷涂特氟龙
铬、陶瓷复合镀(CKS 36 )
离子镀（PVD）
● CKS 36涂层 CKS 36 - Plating
● 低的活塞环和缸套的磨损性 （环的磨损是普通镀铬的1/2） ● 耐磨损性能的重大改进 （相对普通镀铬和氮化） ● 在持续低排放下保持发动机的长寿命
● low piston ring and cylinder liner wear （ring wear 1/2 of conventional chrome）
● 高耐磨损性能 ● 低粘着磨损性能 ● 低磨粒磨损性能 ● 高耐腐蚀性能
● high scuff resistance ● low adhesive wear ● low abrasive wear ● high corrosion resistance
● CKS/PVD涂层摩擦试验结果
4.00
● significant improvement of scuff resistance （compared to conventional chrome and nitriding)
活塞环的密封原理
活塞环的密封原理活塞环是一种密封元件，常用于往复运动的活塞与气缸之间，具有防止气体泄漏和润滑油外泄的作用。
它在发动机、压缩机、液压机械等往复设备中广泛应用。
活塞环的密封原理可以从以下几个方面来阐述。
首先，活塞环的密封原理与其结构有关。
一般情况下，活塞环由金属材料制成，其断面呈矩形或扇形。
活塞环安装在活塞上的凹槽内，通过其外缘与气缸内壁之间形成一定的摩擦密封力。
活塞环与活塞凹槽之间的间隙是密封性能的关键。
间隙过大会导致气缸内压力泄漏，间隙过小则容易使活塞环卡死等故障发生。
因此，活塞环的安装尺寸需要经过严格的设计和加工，以保证其与凹槽的配合间隙合适。
其次，活塞环的密封原理还与摩擦力有关。
活塞环与气缸内壁之间的摩擦力起到密封作用的关键性因素。
摩擦力会使活塞环密封更加紧密，并阻止气体泄漏和润滑油外泄。
为了减小摩擦力，并提高活塞环的密封效果，通常在活塞环表面镀涂或热处理一层特殊的润滑薄膜。
这样可以在活塞环与气缸内壁之间形成一个薄膜区域，起到减小摩擦力的作用。
同时，活塞环的材料和表面处理也会影响摩擦力和密封性能。
常见的活塞环材料有铸铁、铬合金等，通过增加硬度和改善表面光洁度等方式，可以提高摩擦力和密封性。
此外，活塞环的密封原理还与气压平衡有关。
在活塞向下运动时，气缸内的气体受到压缩，气压增加。
而活塞向上运动时，气体被排出，气压降低。
这种气体压力的周期性变化会对活塞环的密封性能产生一定的影响。
为了实现更好的密封效果，可以在活塞环上设立气压平衡孔。
气压平衡孔允许气体在活塞上下运动过程中自由流动，以平衡两侧的压力差，从而减小活塞环的泄漏现象。
综上所述，活塞环的密封原理涉及安装尺寸、摩擦力和气压平衡等因素。
合理设计活塞环的几何尺寸和加工工艺，选择合适的材料和表面处理方式，可以提高活塞环的密封性能。
此外，合理选择气压平衡孔的位置和尺寸，可以进一步减小泄漏现象，提高活塞环的密封效果。
这些措施的综合应用，能够提升活塞环的密封性能，保障设备的正常运行。
10活塞环、活塞销
加工困难， 梯形环 加工困难，精度要求高 桶面环 外圆为凸圆弧形
（2）气环开口形状 ）
环的开口常用的有平口、阶梯形开口、斜开口三种形式。 环的开口常用的有平口、阶梯形开口、斜开口三种形式。 开口形状对漏气量有一定影响。 气环开口形状 开口形状对漏气量有一定影响。 平口（直开口） 图 工艺性好 但密封性差； 工艺性好， ① 平口（直开口）(图a)工艺性好，但密封性差； 阶梯形开口(图 密封性好 工艺性差； 密封性好， ②阶梯形开口 图b)密封性好，工艺性差； 斜开口(图 的密封性和工艺性介于前两种之间 的密封性和工艺性介于前两种之间。 ③斜开口 图c)的密封性和工艺性介于前两种之间。
2、活塞环的构造 、
活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 工作条件：高温、高压、高速、润滑困难。 工作条件：高温、高压、高速、润滑困难。 平均寿命： 万公里 万公里。 平均寿命：6万公里。 材料与表面处理：多采用优质灰铸铁、 材料与表面处理：多采用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制 组合油环可采用弹簧钢片制作。 造。组合油环可采用弹簧钢片制作。 其外表面进行多孔镀铬或喷钼（尤其是第一环）， ），其它可采用 其外表面进行多孔镀铬或喷钼（尤其是第一环），其它可采用 镀锡、磷化或硫化处理。新的趋向是三面镀铬。 镀锡、磷化或硫化处理。新的趋向是三面镀铬。
（2）塞环漏光的检验 ）
检验活塞环漏光的简易方 法是：检验时， 法是：检验时，将活塞环平置 于气缸筒内， 于气缸筒内，将活塞环的内圈 用盖板盖住， 用盖板盖住，在气缸下部放置 灯光，然后观察活塞环与气缸 灯光， 壁间的缝隙。 壁间的缝隙。 漏光检验的技术要求是： 漏光检验的技术要求是： 在活塞环开口端左右30° 在活塞环开口端左右 °范围 内不许有漏光点存在。 内不许有漏光点存在。在同一 根活塞环上漏光不应多于两处， 根活塞环上漏光不应多于两处， 每处漏光弧长所对应的圆心角 不得超过25° 不得超过 °，同一环上漏光 弧长所对应的圆心角总和不得 超过45° 超过 °。漏光处的缝隙应不 ． 大于0.03㎜。．盖板 2．活塞环 大于 ㎜ 1．
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1.3.2活塞环的控油作用
回油孔
1、活塞环的控油作用: 是指避免机油过多进入燃烧室,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。
1.3.3活塞环的传热作用
1、活塞环的传热作用: 指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。
6:按镀层形状:无镀层、全镀层、半镀层、镶嵌。
7：按撑簧类型：钢带组合环、螺旋撑簧环
2.1活塞环的分类分类原则
活塞环
①
①结构 ②功能 ③剖面形状
④外圆面形状 ⑤棱边形状 ⑥镀层结构
整体环
②
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
7、异向倒角开槽油环bevelled-edge oil
优c点o：ntrol ring
面压较开槽油环高，达300~450KPA。 主要用途： 该环在大功率柴油机中使用较多。
8、同向倒角开槽油环double-bevellde oil control ring
优点：
有较高的平均压力。为了减少环 的磨损，同向倒角油环的刮油能 力比异向倒角油环更强。
二道环 2、第二道气环主要功能 是与第一道气环一道密封 燃烧室。
油环
3、油环顾名思义，主要 用来刮油，刮走钢壁上 多余的润滑油，保持适 度润滑，减少机油消耗。
1.3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
1.3.1活塞环的密封作用
缺点： 半梯形环的弹力比同断面积 的矩形环约减少l0%
主要用途： 一般柴油机第一环常采用楔 形环。
4、外切台扭曲环 scraper ring ( stepped )
优点： 磨合期短，刮油好，避免环与环 槽撞击。 缺点： 气密性较差，漏气量比其它扭曲 环大30～50％ 主要用途： 不宜用作第一道环，多数用在油 环上面的那道气环。
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
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
主要用途：
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。
9、开槽螺旋油环coil spring loaded slotted oil control ring
优点： 提高环的径向压力，保证油环与气缸 壁均匀而稳定的贴合，减小磨损及降 低机油消耗量。较高的弹性保持性 主要用途： 适用于强载的中、高速柴油机。
1:主要分为两种:
气环（压缩环）与油环。
2:按结构分:整体环与组合环；
3:按环断面形状: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；
4:按外侧面形状:柱面、锥面、桶面；
5:按棱边形状: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；
优点: 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Байду номын сангаас 有利减少漏气。
缺点: 工艺复杂，特别是两侧表面（圆锥面）
的精加工较困难。
用途: 通常用于热负荷大的柴油内燃机的第
一道压缩环（气环）。
3、楔形环 （half keystone ring）
优点： 刮油性能和密封性能良好， 磨合性好，抗胶结能力好,
1:燃烧室的组成： 汽缸、汽缸盖、活塞、活塞环、汽门等。
1.3.1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
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.
活塞环的结构、工作原理与表面处理
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
第一章 活塞环的工作原理及作用
1、1活塞环的工作环境
1)高压; 2)高温; 3)高速;
4)变负荷 5）润滑困难
1.2活塞环的组件
1、第一道气环工作环 境最为恶劣，高温高 一道环 压，第一道气环的主 要功能是密封气体和 带走热量。
⑥ 无镀层 全镀层
2.1.2 断面形状分类
1、矩形环 （Ｒectangular ring）
优点: 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。
缺点; 性能较差，在高速强化柴油机上
很少应用。
主要用途: 压缩机、割草机及其它两冲 程发
动机。
2、梯形环 （keystone ring）
10、异向倒角螺旋油环coil spring loaded double-edge oil control ring
同向倒角螺旋油环coil spring loaded beevelled-edge oil control ring
优点：
较高的弹性保持性，提高了环的 径向压力(800~1200MPA)，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。
2:传热的途径:活塞-----活塞环---汽缸------冷却介质(缸体)
3、传热的效率: .活塞的热量通过活塞环传至汽缸壁。7经0由%~活8塞0%环的传热至量汽从缸活壁塞. 环槽
1.3.4活塞环的支撑作 用
1: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
5、鼻形环 Napier ring (undercut step)
优点： 鼻形环具有刮刀般的棱边， 所 以刮油能力很好 缺点： 鼻形环的漏气量较大 主要用途：
鼻形环多用于中速内燃机的二道、 三道压缩环
6、开槽油环 slotted oil control ring
最早使用的油环型式 在环外周切环形槽，形成二道 滑肩，面压可达100~150KPA