活塞环
活塞环是具有一定弹性的金属密封环,它装配在活塞环槽中,与活塞一起密封汽缸。如图所示。
活塞环的作用
1-燃烧室;2-汽缸套;3-活塞;4-第一道气环;5-第二道气环;6-组合油环
活塞环在工作时受到汽缸中高温、高压燃气的作用,并在润滑很困难的条件下在汽缸内高速运动,特别是第一道环温度可高达600K,因此,活塞环是发动机中工作环境恶劣、使用寿命最短的零件之一。为了延长活塞环的使用寿命,保证其可靠的工作,制造活塞环的材料应具有良好的耐磨性、耐热性、导热性,同时具有足够的强度、弹性和冲击韧性。目前广泛采用合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素)或球墨铸铁制造活塞环。
为了进一步提高活塞环的性能,延长其使用寿命,第一道气环外圆面进行多孔镀铬处理,因为多孔性铬层硬度高,并能存储一定量的润滑油,可以改善润滑条件。其余气环一般采用镀锡或磷化处理,以改善其耐磨性,也可采取喷钼工艺来提高耐磨性。
活塞环按用途不同分为气环和油环两种。
1.气环
气环也称压缩环,作用是保证活塞与汽缸间的密封,防止汽缸中高温、高压燃气窜入曲轴箱;并将活塞头部的大部分热量传给汽缸壁,避免活塞过热。气环密封效果一般与气环数量有关,汽油机一般采用2道气环,柴油机一般多采用3道气环。
(1)气环的密封原理
气环的密封
1-活塞;2-活塞环;3-汽缸;1-端隙;2-侧隙;3-背隙;
F1-自身弹力;F2-气体背压力
如图所示,活塞环在自由状态下其直径略大于汽缸直径,当气环随活塞装入汽缸后,在自身弹力的作用下气环紧贴在汽缸壁上,形成第一密封面,防止了汽缸与活塞环之间漏气,当少量气体窜入环槽内,在背隙处形成背压力,使气环与缸壁间的贴合更可靠,再次提高了密封性能。当活塞带动活塞环移动时,活塞环抵靠在环槽上,形成第二密封面,防止了活塞与活塞环之间漏气,而气体的压力使气环压紧在环槽侧面上,使第二密封面更加密封。几道气环的开口相互错开一定角度,形成“迷宫式”漏气通道,延长了漏气途径,从而对汽缸中的高压燃气进行有效的密封。
(2)气环的断面
气环的断面形状多种多样,选择不同断面形状的气环组合,可以得到较好的密封效果和使用性能。常见的气环断面形状有如下几种:
①矩形环
矩形环断面形状为矩形,如图3-19-a所