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第三节 曲柄连杆机构

(二)活塞环

1.活塞环的功用及工作条件

活塞环分气环和油环两种。

气环的主要功用是密封和传热。保证活塞与气缸壁间的密封,防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱,并将活塞顶部接受的热传给气缸壁,避免活塞过热。油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油,并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。活塞环工作时受到气缸中高温、高压燃气的作用,并在润滑不良的条件下在气缸内高速滑动。由于气缸壁面的形状误差,使活塞环在上下滑动的同时还在环槽内产生径向移动。这不仅加重了环与环槽的磨损,还使活塞环受到交变弯曲应力的作用而容易折断。

2.活塞环材料及表面处理

根据活塞环的功用及工作条件,制造活塞环的材料应具有良好的耐磨性、导热性、耐热性、冲击韧性、弹性和足够的机械强度。目前广泛应用的活塞环材料有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和钢带等。第一道活塞环外圆面通常进行镀铬或喷钼处理。多孔性铬层硬度高,并能储存少量机油,可以改善润滑减轻磨损。钼的熔点高,也具有多孔性,因此喷钼同样可以提高活塞环的耐磨性。

3.气环

1)气环的密封原理:活塞环在自由状态下不是正圆形,其外廓尺寸比气缸直径大。当活塞环装入气缸后,在其自身的弹力作用下环的外圆面与气缸壁贴紧形成第一密封面,气缸内的高压气体不可能通过第一密封面泄漏。高压气体可能通过活塞顶岸与气缸壁之间的间隙进入活塞环的侧隙和径向间隙中。进入侧隙中的高压气体使环的下侧面与环槽的下侧面贴紧形成第二密封面,高压气体也不可能通过第二密封面泄漏。进入径向间隙中的高压气体只能环的外圆面与气缸壁更加贴紧。这时漏气的惟一通道就是活塞环的开口端隙。如果几道活塞环的开口相互错开,那么就形成了迷宫式漏气通道。由于侧隙、径向间隙和端隙都很小,气体在通道内的流动阻力很大,致使气体压力迅速下降,最后漏入曲轴箱内的气体就很少了,一般仅为进气量的0.2%~1.0%。