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1、 活塞环培训目录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1第一章第一章活塞环的工作原理及作用活塞环的工作原理及作用2 1、1简述活塞环的工作环境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
2、），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31.1.1活塞环的密封作用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、燃烧室的组成：汽缸、汽缸盖、活塞、活塞环。活塞、活塞环。：燃烧室必须尽可能的密封气：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才能推动汽缸的活塞向下运动带动曲轴转
3、动，此功能称为动曲轴转动，此功能称为“密封气密封气体体”。：其中第一道环密封：其中第一道环密封80-90%的的气体气体;第二道环密封第二道环密封10-20%的气体的气体;油环密封约油环密封约5%的气体的气体.41.1.2活塞环的控油作用 1 1、活塞环刮油功能是指避免机油过活塞环刮油功能是指避免机油过多进入燃烧室多进入燃烧室，油环将汽缸壁上多余，油环将汽缸壁上多余的机油刮下到活塞内，将机油消耗保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。持在所需水平同时降低有害废气排放。 2 2、其中油环控制约、其中油环控制约70-90%70-90%的机油的机油, ,气气环控制约环控制约
4、10-20%10-20%的机油的机油油环刮下机油由漏油孔流入活塞。回油孔51.1.3活塞环的传热作用1、活塞环将热量从高温的活塞、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传导至冷却的汽缸壁或发动机缸体上。体上。 2、燃气燃烧产生、燃气燃烧产生70%80%的热的热量从活塞环槽经由活塞环传至汽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，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只有这样才能保持气体密封功能不受损害。不受损害。.活塞的热量通过活塞环传至汽缸壁。61.1.4活塞环的支撑作用1 1、在、在侧压力
5、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 2、活塞环的支撑作用是指避免这种、活塞环的支撑作用是指避免这种撞击现象，减小磨损。撞击现象，减小磨损。7第二章活塞环的结构及形状82.1活塞环的分类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。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
6、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。9活塞环整体环气环矩形环梯形环梯形环柱面桶面锥面内倒角内切台内棱边倒角外棱边倒角无镀层全镀层半镀层镶嵌刮环鼻形环外切扭曲环柱面锥面内棱倒角无镀层镶嵌油环槽油环异向倒角油环同向倒角油环内棱边倒角 分类原则分类原则结构外圆面形状功能棱边形状剖面形状镀层结构撑簧类型10组合环油环螺旋撑簧环钢带组合环开槽油环异向倒角油环同向倒角油环异向倒角成形磨削油环无镀层全镀层 分类原则分类原则结构外圆面形状功能棱边形状剖面形状镀层结构撑簧类型活塞环112.1.2 断面形状分类断面形状分类1、矩形环（）、矩形环（）矩形环是最简单的
7、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。 2、梯形环（）梯形环（） 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（）、楔形环（） 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
8、约减少l0%124 4、外切台扭曲环、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3050。在开口两端不切通则可减少漏气量。 5 5、鼻形环（）、鼻形环（） 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（）、开槽油环（） 最早使用的油环型式，7 7、异向倒角开槽油环（）、异向倒角开槽油环（） 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
9、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。138 8、同向倒角开槽油环（）、同向倒角开槽油环（）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。9 9、开槽螺旋油环（）、开槽螺旋油环（） 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
10、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。1010、异向倒角螺旋油环（）、异向倒角螺旋油环（） 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。141111、同向倒角螺旋油环（）、同向倒角螺旋油环（）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。1212、钢带组合油环、钢带组合油环 回油路通畅，刮
11、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。152.1.2 2.1.2 外圆形状分类外圆形状分类1 1、柱面、柱面2 2、桶面、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、锥面 （）（） 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162.1.3 2.1.3 棱边形状分类棱边形状分类1 1、上侧面内倒角、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
12、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 2、上侧台内切台、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 3、下侧面内倒角、下侧面内倒角 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。174 4、下侧面内切台、下侧面内切台
13、 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 5、内棱边倒角、内棱边倒角6 6、外圆面棱边倒角、外圆面棱边倒角7 7、内、外圆面棱边倒角、内、外圆面棱边倒角182.1.42.1.4镀层形状分类镀层形状分类按镀层形状就分为按镀层形状就分为无镀层（无镀层（a）、全镀层）、全镀层(b)、半镀层、半镀层(c)、镶嵌镶嵌(d)。abcd19第三章第三章-活塞环表面处理活塞环表面处理3.1 镀铬镀铬3.1.1镀铬是什么镀铬是什么: 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
14、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.3.1.3镀铬的优点镀铬的优点:耐高温耐磨导热性好镀铬层镀铬层 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料20第三章第三章-活塞环表面处理活塞环表面处理3.2喷钼喷钼3.2.1喷钼是什么喷钼是什么: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
15、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。3.2.3喷钼的优点喷钼的优点:l储油性好l缩短初期磨合期l导热性好 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料21第三章第三章-活塞环表面处理活塞环表面处理3.3磷化磷化3.3.1磷化是什么磷化是什么: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
16、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。3.3.3磷化的优点磷化的优点:仿锈缩短初期磨合 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料22第三章第三章-活塞环表面处理活塞环表面处理3.4垳磨亮带垳磨亮带3.4.1垳磨亮带是什么垳磨亮带是什么: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垳磨亮带的优点垳磨亮带的优点: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 活活 塞塞 环
17、环 培培 训训 资资 料料23第三章第三章-活塞环表面处理活塞环表面处理3.5特殊垳磨特殊垳磨3.5.1特殊垳磨是什么特殊垳磨是什么: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垳磨亮带的优点垳磨亮带的优点:增强储油性能加快初期磨合 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料24第三章第三章-活塞环表面处理活塞环表面处理3.6氮化氮化3.6.1氮化是什么氮化是什么: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
18、接触面磨损降到最低限度.3.6.2氮化的优点氮化的优点:增加环的硬度耐磨,替代镀铬处理晶相图 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料25第三章第三章-活塞环表面处理活塞环表面处理3.7渗陶渗陶3.7.1渗陶是什么渗陶是什么: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 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料26第三章第三章-活塞环表面处理活塞环表面处理3
19、.8氧化氧化3.8.1氧化处理后活塞环的表面呈氧化处理后活塞环的表面呈深红色深红色3.9镀锆镀锆3.9.1镀锆处理后活塞环的表面呈镀锆处理后活塞环的表面呈金黄色金黄色 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料27第四章第四章活塞环常用术语活塞环常用术语 第四章第四章-活塞环常用术语活塞环常用术语 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料28第四章第四章-活塞环常用术语活塞环常用术语4.1 车副车副,缸副缸副,环组环组: 一车副一车副:指的是一辆车,即一台发动机.一缸副一缸副:指一个气缸.环组环组:指一个活塞上要用几道环三环组三环组 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料29第四章第四章-活塞
20、环常用术语活塞环常用术语4.1.1 车副车副,缸副缸副,环组的相互关系环组的相互关系: 引擎引擎:OM352是五环组是五环组,六缸机六缸机五五环环组组六六缸缸机机 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料30第四章第四章-活塞环常用术语活塞环常用术语4.2 环高环高, 径向厚度径向厚度, 自由开口自由开口, 锥度锥度.4.2.1环高环高:环轴向的高度.4.2.2径向厚度径向厚度:即直径方向的厚度.l径向厚度过大，背隙变小，环作径向振动时易与活塞槽干涉，同时环体柔性下降，对缸套的顺应性降低；径向厚度过小，背隙增大，泄漏通道面积增大，密封性能降低. 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料31第四
21、章第四章-活塞环常用术语活塞环常用术语4.2.3 自由开口自由开口活塞环自由状态下开口两端间的距离；自由开口过小，其安装应力大，不利于活塞环安装；自由开口过大，其工作应力大，不利于活塞环工作。4.2.4 锥度锥度环外圆与气缸线接触，接触压力大，有利于初期磨合，由于锥角的存在，上行时有利于布油，下行时有利于刮油；锥度过大，接触压力过高，其磨损加快。另一方面背压作用变小，不利于密封；锥度过小，接近于矩形环，起不到锥面环应有的作用。 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料32第四章第四章-活塞环常用术语活塞环常用术语4.3 弹力弹力,闭口间隙闭口间隙4.3.1弹力:切向弹力和径向弹力活塞环实现自张
22、并建立密封面的关键参数；弹力过小则密封面不易建立，压缩气体、高温燃气易泄漏造成整机功率下降；另一方面，弹力过小还会造成机油上窜，导致较高的机油消耗；弹力过大易导致摩擦面机油过少，油膜厚度过小，甚至油膜破裂，导致磨损加剧；另一方面，弹力过大其摩擦功损耗大，导致整机功率下降；活塞环弹力有径向和切向弹力两种，二者互为关联，且一一对应 活活 塞塞 环环 培培 训训 资资 料料33第四章第四章-活塞环常用术语活塞环常用术语4.3.2闭口间隙闭口间隙活塞环在名义缸径中两开口端之间的距离；在考虑热膨胀因素基础上，较小的闭口间隙有利于密封气体和降低机油消耗；闭口间隙过小将导致环卡死而失去功效；闭口间隙过大将导
23、致较大的气体泄漏和机油消耗。34第五章活塞环的材料35.活塞环的材料要求由于活塞环处于高温高速高压润滑困难的严酷工况，为了工作的可靠性及耐久性，对环材料的要求很高，这些要求如是：、良好的耐磨性和耐蚀性；、必要的机械强度及热强度；、足够的弹性和弹性保持性；、良好的加工性。.活塞环的常用材料 a.合金铸铁合金铸铁 K1、STD（标准型）（标准型）铸铁中加入铬、钼、铜或钨、钒、钛等合金成份，以提高基体组织的耐磨性。在表面无涂层时，合金铸铁材料得广泛应用。36b.多元合金铸铁多元合金铸铁 IKA F14 高合金铸铁高合金铸铁加入铬、镍、钼等十几种合金元素的铸铁，具有高于普通合金铸铁的高耐磨性和抗折断性
24、，其技术难度及成本较高，主要应用于一些高速柴油机。c.c.球墨铸铁球墨铸铁 KV1（标准型）、（标准型）、KV4 具有高强度特性，能给活塞环带来 较高的接触压力以提高密封性和刮油性， 是设计活塞环气环的理想材料。在表面 无耐磨涂层时，其耐磨性不如合金铸铁。37c.c.钢质钢质不锈钢：不锈钢：6Cr13、55CrSi 合金钢合金钢:82A72A用于片环材料用于片环材料,SUS304衬环材料衬环材料具有极高的弹性模数和抗弯强度，表面可处理性强，其表面覆以适当处理层时，能改善活塞环的耐磨性、润滑条件，增加活塞环的抗折断性能，是摩托车及高速汽油机广泛采用的材料。38第六章 活塞环的质量标准及检测方式3
25、9活塞环发动机中极为重要的零件，除了要求良好的机械性能及内在质量之外，还要求尺寸精密、几何形状准确，同时也要求要有较好的外观质量。我国汽车活塞环生产厂现在执行的技术标准是机械工业部标准JB3833-85汽车、摩托车发动机活塞环技术条件、JB3916-85汽车发动机螺旋衬簧铸铁油环技术条件、JB3934-85汽车、摩托车发动机单体铸造活塞环金相标准、ZBT12001-85汽车发动机钢带环组合油环技术条件，各标准分别列有了关于活塞环的材质、金相组织、机械性能、尺寸及整形公差、表面处理及外观质量等，并规定了相应的检测方法。401、检测方法、检测方法414243444546472、常见量具简介、常见量
26、具简介量具是测量零件的尺寸、角度、形状精度和相互位置精度等所用的测量工具和量仪。（根据一般习惯，常将结构简单、主要在车间使用的测量器具称为量具；而将结构复杂、精确度高、主要在计量室使用的测量器具称为量仪）以下说明一下我们常用的二种量具游标卡尺游标卡尺可以直接测量出工件的内外直径、长度、宽度和深度等尺寸。游标卡尺的测量精度一般为0.1毫米、0.05毫米、0.02毫米三种。2.1游标卡尺的读数原理a)0.02毫米精度游标卡尺主尺每格为1毫米，副尺刻线总长为49毫米并均分为50格，每格为40/50=0.98毫米，则主尺与副尺相对一格之差为1-0.98=0.02毫米，它的测量精度即为0.02毫米。48
27、2.2、游标卡尺的结构游标卡尺一般是由主尺3、副尺5、螺钉4、下量爪1、下量爪2、测度尺6、组成组成（如图）。492.3读数方法N=a+b（N数值a整数部分读数b小数部分读数)b=n-(nx0.98)（n副尺与主尺对准的根数）2.4读数测验50 3.千分尺 千分尺是工厂常用的精密量具，这的测量精度一般为0.01毫米。常用千分尺范围分为025毫米，2550毫米，5075毫米，75100毫米，第隔25毫米为一档规格。3.1、千分尺的结构 它由尺架1、测微螺杆3、测力装置10、锁紧装置4、砧座2、固定套管6、螺纹轴套5、微分筒7、螺母8、接头9、棘爪12、弹簧11、棘轮13组成。 513.2千分尺的
28、工作原理及读法 1、工作原理 千分尺测微螺杆3的螺距为0.5毫米，固定套筒6上直线距离每格0.5毫米，当微分筒7转一周时测微螺杆就移动0.5毫米，微分筒圆周斜面上共刻50格，因此当微分徽筒转一格时（1/50转），测微螺杆移动0.550=0.01毫米 2、读数方法 a、先读出固定套管上露出刻线的毫米整数和半毫米数； b、微分筒上哪一格与固定套管准线对准读出小数部分（百分之几毫米），不足一格的数可用估计法确定千分之几毫米。 c、将整数和小数部分相加，即为被测工件的尺寸。523读数测验53第七章第七章 活塞环的安装说明活塞环的安装说明54活塞环的安装说明活塞环的安装说明7.1、安装活塞环最好使用专用
29、工具安装。如装卸卡钳、锥型套筒等。这样可以避免因安装不当造成活塞环断裂、扭曲等现象。(如图所示)活塞环安装钳活塞环安装锥型套筒557.2活塞环的安装顺序活塞环的安装顺序油环第三道气环第一道气环第二道气环完成7.2.1、油环安装方法、油环安装方法 a、内撑簧油环安装方式如图、内撑簧油环安装方式如图注意：同向倒角的油环应以倒角朝向燃烧室；内撑弹簧的开口应在环体开口对面。56 b、钢带组合环安装方法如图所示：、钢带组合环安装方法如图所示：57 c c、第一、二（三）道环的安装方法、第一、二（三）道环的安装方法1)倒内台：内台朝燃烧室2)倒外台或鼻形：外台朝向曲轴箱3)外圆斜度：打标记面朝燃烧室4)倒
30、内角：倒内角朝向燃烧室5)反扭曲环：打标记面朝燃烧室6)楔形环：楔形面朝燃烧室58THE END59我们的产品OURPRODUCTS2. 产产 品品 目目 录录 Product category5.活塞环材料活塞环材料 Piston ring material4. 表面处理表面处理 Surface treatment3. 活塞环结构活塞环结构 Piston ring structure1. 活塞环介绍活塞环介绍 Introduction to piston ring60活塞环介绍活塞环介绍 Introduction to piston ringHOWENGINEWORKS引擎工作原理Wewil
31、lbeginourexplanationofbasicengineoperationbylookingatthefour-strokeworkingcycleoftheengine.Thesefourstrokesareusuallycalled(1)theintakestroke,(2)thecompressionstroke,(3)thecombustion(expansion)stroke,and(4)theexhauststroke.Letstakealookandseehowatypicalfour-strokeengineoperates.发动机工四冲程是指(1)进气(2)压缩(3
32、)做工(4)排气；四冲程发动机工作原理如下：61PistonRingSet活塞环组件Top Ring一道环一道环Top Ring一道环一道环Thisisreferredtoasthe“uppercompressionring”.Theuppercompressionringisthepistonringthatoperatesundertheharshestconditionswithrespecttothermalandmechanicalloading.Itsjobistoformagas-tightbarrierbetweenthepistonandcylinderwallinorder
33、tosealthecombustionchamber.第一道气环工作环境最为恶劣，高温高压，第一道气环的主要功能是密封气体和带走热量。 Second Ring二道环二道环Oil Ring油环油环Second Ring二道环二道环This is referred to as the “lower compression ring”.One of its jobs is to work together with the top ring in order to “seal” the combustion chamber 第二道气环主要功能是与第一道气环第二道气环主要功能是与第一道气环一道密封燃烧
34、室。一道密封燃烧室。Oil Ring油环油环Asitsname“oilcontrolring”implies,thisringscrapesexcesslubricatingoiloffthecylinderwall,maintainingproperlubricationwhilekeepingoilConsumptionwithinproperlimits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。62PistonRingFunction活塞环的功能Thethreemaintasksofpistonringsincombustionengines,nam
35、ely内燃机活塞环的三大主要功能内燃机活塞环的三大主要功能(1)sealingthecombustionchamber密封燃烧室密封燃烧室(2)supportingheattransferfromthepistontothecylinderwall,将活塞热量导至汽缸壁。将活塞热量导至汽缸壁。(3)regulatingoilconsumption. 控制机油消耗。63GAS SEAL FUNCTION 密封气体密封气体Thetopringprovidesagassealandthesecondringbelowitassistsinthesealingandadjuststheactionof
36、theoilfilm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This means that the combustion chamber must be made as gas-tightAs possible, so that the pressure generated by the quickly burning Combustion gases will move the piston in the cylinder causing the crankshaft.To turn, making power available. Not only important for
37、 the combustion /expansion Stroke, gas-tightness is also very important for the intake, compression and Exhaust strokes as well. This general function can be simply called “gas sealing” 这意味着燃烧室必须尽可能的密封气体，这意味着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，从而产生的活塞向下运动带动曲轴转动，从而产生动力。密封气
38、体不但对做工冲程重要，其动力。密封气体不但对做工冲程重要，其实对于进气，压缩，排气同样重要。此功实对于进气，压缩，排气同样重要。此功能称为能称为“密封气体密封气体”。Refer to “HOW ENGINE WORKS” (Grand Prix Publishing Co.)64Heattransferfunction散热Thepistonringsacttocarryheatawayfromthehotpistonintothecooledcylinderwall/blockoftheengine.Heatenergyflowsfromthepistongrooveintothepiston
39、ringandthenintothecylinderwall,whereiteventuallywillbetransferfunctionisveryimportanttomaintainingacceptabletemperaturesandstabilityinthepistonandpistonrings,sothatsealingabilitiesnotimpaired.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。热量从活塞环槽经由活塞环传至汽缸碧，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。Theheatofthepisto
40、npassesthroughtheringandisconveyedtothecylinder.活塞的热量通过活塞环传至汽缸壁。Refer to “HOW ENGINE WORKS” (Grand Prix Publishing Co.)65Oilcontrolfunction刮油Thepistonringsrequiresomeoilforlubrication,howeveritisdesirabletokeepthisamounttoaminimum.Theringsactinascrapingmanner,keepingexcessoiloutofthecombustionchambe
41、r,inthisway,oilconsumptionisheldatanacceptablelevelandharmfulemissionsarereduced.活塞环需要机油润滑，但是只需要极少量即可。因此活塞环刮油功能是防止燃烧室机油过多，将机油消耗保持在所需水平同时降低有害废气排放。Theoilscrapedoffbytheoilringflowsfromtheoildrainageholeintothepiston.油环刮下机油由漏油孔流入活塞。Refer to “HOW ENGINE WORKS” (Grand Prix Publishing Co.)66Piston ring pr
42、oduction process 活塞环生产流程活塞环生产流程Casting浇铸浇铸Casting浇铸浇铸Casting浇铸浇铸Casting浇铸浇铸Casting浇铸浇铸Casting浇铸浇铸绕环绕环热处理定型热处理定型内圆倒内圆倒角角外圆倒外圆倒角角 nitriding氮化氮化Ends deburring修口修口End grinding磨两端面磨两端面Honing 珩磨珩磨Inspection检验检验Packing包装包装Nitriding steel ring production氮化钢环氮化钢环67Piston ring production process 活塞环生产流程活塞环生产流
43、程Casting浇铸浇铸Copy milling仿行车削仿行车削Fine plain grinding精车外圆精车外圆Chrome-plating镀铬镀铬Honing珩磨珩磨Forming grinding成型磨削成型磨削铣油孔铣油孔内圆车内圆车销销Internal grindingInspection检测检测穿撑簧穿撑簧Packing包装包装Casting iron ring镀铬铸铁环镀铬铸铁环68PRODCUTCATEGORY产品目录1. 进口及国产轿车、微型车、摩托车活塞环进口及国产轿车、微型车、摩托车活塞环Piston rings for imported and domestic-m
44、ade car, mini-van and motorcycle. imported and domestic heavy, medium and light duty trucks and engineering machinery piston ring2. 车用、农用多缸柴油机及工程、船用柴油机活塞环车用、农用多缸柴油机及工程、船用柴油机活塞环 Diesel locomotive piston ring 3. 农用柴油机和农用运输车活塞环农用柴油机和农用运输车活塞环Agricultural diesel engine and vehicle piston ring 4. 空压机、冷冻机、
45、制动泵活塞环空压机、冷冻机、制动泵活塞环 Air compressor, freezer and braking pump piston ring5. 内燃机车活塞环内燃机车活塞环 Diesel railcar6. 军用产品（驱逐舰用多级压缩机、鱼雷、弹用导弹、坦克发动机等）活塞环军用产品（驱逐舰用多级压缩机、鱼雷、弹用导弹、坦克发动机等）活塞环 Military product piston ring (destroyer multi-level compressor, torpedo, tank engine etc.)69产产 品品 目目 录录Product Category气环气环Co
46、mpressionRing 镀铬梯形环镀铬梯形环ChromePlatedKeystoneRing 等离子喷钼环等离子喷钼环Molyring氮化环氮化环 Nitriding ringPT镀层环镀层环PT plating ringCD镀层环镀层环锥面环锥面环TAPERFacedRing中断环中断环Running-out镀铬锥面环镀铬锥面环ChromePlatedTaperFacedRingPX型撑簧刮片和型撑簧刮片和镀铬刮片镀铬刮片PxTypeSpacerExpander&CrPlatedSideRails70产产 品品 目目 录录Product CategoryPX型氮化撑簧型氮化撑簧刮片和氮化
47、刮片刮片和氮化刮片PxTypeNitridedExpander>RailsUX型撑簧刮片型撑簧刮片和镀铬刮片和镀铬刮片UxTypeExpander&CrPlatedRailsTX型撑簧刮片型撑簧刮片和镀铬刮片和镀铬刮片TxTypeExpander&CrPlatedRailsSX型撑簧刮片型撑簧刮片和镀铬刮片和镀铬刮片SxTypeExpander&CrPlatedRails切槽油环切槽油环 SlottedCastironOilControlRing螺旋撑环切型油环螺旋撑环切型油环OilControlRingwithCoilExpander镀铬镀铬I型环型环I-RingwithCrPlated
48、Periphery 氮化环氮化环GT-Ring 71表面处理表面处理Surface Treatmentexcessive wear on ring periphery活塞环圆周过度磨损scuffing on the surfaces of both ring and cylinder活塞环面与缸面拉伤microwelding between ring side face and piston groove活塞环表面与汽缸油槽熔结Wellfar manufactures all known coatings and treatments using the latest technology a
49、t the highest level of quality. This includes galvanic chromium coatings, molybdenum flame sprayed coatings, metal and metal-ceramics plasma coatings and PHOSPHATING/ GAS NITRIDING treatments. In addition, Wellfar developed new, innovative coatings and treatments such as CKS36 and CKS38 (chromium-ce
50、ramics coatings), GDC (chromium-diamond coating), HVOF (High-Velocity-Oxygene-Fuel) and PVD (Physical-Vapor-Deposition) coatings.邦孚邦孚 使用最新技术高质量地生产各种表面处理的活塞环，包括镀铬，等离子喷钼，等离子表面镀/渗陶瓷等，表面氮化、磷化处理等。Piston rings are manufactured with different coatings or surface treatments to prevent活塞环表面处理 或涂层以防止：72PLASMA
51、 SPRAYING Goodself-lubricationMeltingwearresistanceGoodheatconductivity.表面等离子喷钼处理表面等离子喷钼处理 自润滑性能强抗熔着磨损能力强导热性能强GAS NITRIDING CorrosiveresistanceWearresistanceGoodheatconductivity表面氮化处理表面氮化处理抗腐蚀性能好抗摩擦磨损性能强导热性能强HARD CHROME PLATINGAdhesivewearresistanceWearresistanceGoodheatconductivity表面镀硬铬处理表面镀硬铬处理抗磨粒
52、磨损性能强抗摩擦磨损性能优良导热性能强TEFLON COATINGImprovesurfacefrictionShortenrunninginperiodStrengthenanti-corrosiveability表面涂聚四氟乙烯表面涂聚四氟乙烯增强抗腐蚀能力改善表面摩擦性能缩短磨合期 OXIDIZINGImproveinitialrunninginRustproof表面氧化处理表面氧化处理改善外观改善初期磨合性防锈PHOSPHATING ImproveinitialrunninginRustproof表面磷化处理表面磷化处理改善初期磨合性防锈CERAMICS PENETRATIONWear
53、resistancehighhardness,anti-sandGoodheatconductivityLowdischargeofwaste表面渗陶处理表面渗陶处理 导热性能优良表面硬度高、摩擦磨损性能优良，耐磨性好低排放污染表面处理表面处理Surface TreatmentSurfacetreatmentreferstotechniquestoadsuchrequiredpropertiesaswear-resistance,scuffing-resistanceandanticor-rosivenesstothesurfaceofthebasematerial,whosedesirabl
54、echaracteristicsarekeptintact表面处理是指在在活塞环基体表面通过技术处理而达到耐磨，耐腐蚀，防拉伤特性，保证活塞环正常运行。73表面处理表面处理Surface TreatmentPERFORMANCEGUIDECHART各种表面处理性能表74活塞环材料活塞环材料Piston Ring MaterialWELLFAR offers a variety of high-quality cast iron and steel materials. The extensive spectrum of materials ranges from gray cast iron,
55、 (heat treated) alloyed gray cast iron and spheroidal graphite cast iron to high-alloyed steel with up to 17% chromium content for nitrocarburizing treatments. All materials have been specially developed by WELLFAR in order to attain the highest level functionality and to fulfill customer expectatio
56、ns.WELLFAR consistently works to improve existing materials and develop new ones to meet our customers needs.邦孚邦孚 生产各种高质量的铸铁环。材质包括从合金铸铁，高合金铸铁和球墨铸铁至高合金铸铁。所有材料都由邦孚邦孚 特别研制开发，以达到最佳性能来实现满足客户的期望。邦孚邦孚不懈努力改进现有活塞环材质并且不断开发新材料以满足客户的需求。75CARBON STEELModuluselasticity196GpaTensilestrength1275MpaHardness6872HR30N
57、优质碳素钢弹性模量不小于196Gpa抗拉强度不小于1275Mpa硬度68-72HR30NALLOY SPRING STEEL Moduluselasticity196GpaTensilestrength1250MpaHardness480550HV合金弹簧钢弹性模量不小于196Gpa抗拉强度不小于1250Mpa硬度480-550HVDUCTILECASTIRON(kv1)Moduluselasticity150GpaBendingstrength1300MpaHardness100112HRB球墨铸铁弹性模量不小于150Gpa抗弯强度不小于1300Mpa硬度100-112HRBHEATRESI
58、STANTSTAINLESSSTEELModuluselasticiy196GpaTensilestrength1175MpaHardness5863HR30N耐热不锈钢弹性模量不小于196Gpa抗拉强度不小于1175Mpa硬度380-490HRBGREYCASTIRON(K1/STD)Moduluselasticity85110GpaTensilestrength392MpaHardness97102HRB灰铸铁弹性模量85-110Gpa抗弯强度不小于392Mpa硬度97-102HRBHIGHALLOYCASTIRONF14Moduluselasticity130160GpaTensiles
59、trength650MpaHardness109116HRB高合金铸铁F14弹性模量130-160Gpa抗弯强度不小于650Mpa硬度109-116HRBWVTIALLOYCASTIRONModuluselasticity85110GpaTensilestrength392MpaHardness97108HRBWVTi合金铸铁弹性模量85-110Gpa抗弯强度不小于392Mpa硬度97-108HRBHEATRESISTANTSTAINLESSSTEELModuluselasticity196GpaTensilestrength1219MpaHardness5863HR30N耐热不锈钢弹性模量不
60、小于196Gpa抗拉强度不小于1219Mpa硬度58-63HR活塞环材料活塞环材料Piston Ring Material76活塞环材料发展趋势活塞环材料发展趋势FROMCASTTOIRON从铸铁到钢铁Castironhasbeenandstillisakeypistonringmaterial.However,enginedesignhascontinuedtoevolve.Tomeettheever-increasingperformancedemandsofmodernengines,pistonringmaterialshavebeenchangingaswell.Inmanyappl
61、ications,steelringshavereplacedironringsbecause:铸铁目前仍是重要的活塞环材料，然而，引擎设计不断更新，为满足先进引擎对高性能的要求，活塞环的材料不断的改进。在许多运用方面，钢质环已经取代了铸铁环：(1)Steelhashighstrengthandgreattoughnessthatallowstheringtobemadethinnerandlighter钢质材料的高强度，强韧性能生产出更薄更轻地活塞环。(2)Steelhasgreaterresistancetoheatwhichmeanslessdeformationandringtensi
62、onrelaxationovertime.钢质材料的强耐热性能更好的控制活塞环张力，防止变形。(3)Steelisanexcellentbasematerialforavarietyofsurfacetreatmentsthatreducefrictionandprolongringservicelife钢质材料是表面处理上佳材质，易于减少磨擦，延长活塞环的使用寿命。Strength 强度强度Highstrengthisdesirablebecauseitallowsathinnerpistonringtowithstandthestressesofringoperationandmoveme
63、ntinthegroove.Eventhehighestgradesofcastironcannotmatchthestrengthofsteel.高强度材质能使较薄的活塞环承受强大的运动负荷，即使高质量的铸铁的强度仍不及钢质材料77活塞环材料发展趋势活塞环材料发展趋势FROMCASTTOIRON从铸铁到钢铁Corrosion Resistance and Surface Modification Characteristics耐腐蚀耐腐蚀/与表面变质处理与表面变质处理Notonlymustthebasematerialbecorrosionresistant,itmustalsobeadap
64、tabletovarietyofsurfacetreatmentprocesses.Sincetherearenowalargenumberofsurfacetreatmentoptionsforthedesigner,highlyadaptablebasematerialsaredesired.不但基础材质能耐腐蚀，而且材料能易于进行各种表面处理与加工。随着设计者有着有更多的表面处理选择，需要有更高适应性的材料满足设计需求。钢质环材有着此种特性。Modulus of Elasticity弹性模数弹性模数Ahighermodulusvaluemeansthatthematerialmustbe
65、deflectedlesstoproducetheequivalentspringeffect.Steelhashigherelasticity(200215Mpa)comparedtocastiron(157167Mpa),whichallowsforthinnerandlighterringdesign.更优越地抗弯强度意味较小的弹力偏转，对比铸铁弹性模量(157167Mpa)，对比铸铁(157167Mpa）的弹性模量，钢质环料的弹性模量(200215Mpa)更佳，这有利于设计更薄，更轻的活塞环。Thermal Fatigue Resistance热稳定性热稳定性Theringmateri
66、almustbeabletomaintainitsrequiredtensionforitsentireservicelife.Higherresistanceisdesirablebecausethematerialbecomesweakerovertimewhenexposedtoprolongedhightemperature.Steeloffersmoresuperiorthermalfatigueresistancethancastiron.活塞环材料需在其使用寿命期间保持其设计张力。热稳定性能使活塞环材料在高温变弱情况下，仍有上乘表现。钢质环料性能要比铸铁环材有更好的热稳定性。78
67、Steel Piston ringsAdvantagesHighertensilestrengthHigheryieldstrengthGreaterfatiguelifeGreaterhardnessLowerringmassBenefitsBetterstressresistanceReducedringsidewearReducedgroovepoundoutLongerservicelifeBetterconformabilitySuperioroileconomysuperiorblow-bycontrolLowerfriction活塞环材料发展趋势活塞环材料发展趋势FROMCAST
68、TOIRON从铸铁到钢铁79STRUCTUREOFTHEPISTONRING活塞环结构 The two main types of piston rings for combustion engines are compression rings and oil control rings. Typical compression ring designs are rectangular, taper faced or keystone types. Typical springless oil control ring designs are napier or taper faced na
69、pier types. Typical spring loaded oil control rings are coil spring loaded 2-piece designs or expander spring backed 3-piece designs. Each use of piston rings requires the choice of appropriate ring type, basic material, coatings or surface treatments and often the application of special additional
70、features.WELLFAR designs and manufactures nearly all known types of ring variations. In this respect, WELLFAR developed its own CAD system called for piston ring design, calculation and drawing with integrated design and variation management. 内燃机活塞环主要分为两种，气环与油环。典型气环设计为矩形，楔形或梯形；典型的无弹簧油环为鼻型或楔形鼻型，典型的弹簧油环分为两片设计涨油环和三片设计组合油环。每一片环都需要根据具体情况，在环形，基本材料，涂层或表面处理等特殊的运用特征进行精心设计。邦孚邦孚 能自行设计开发生产各种结构的油环，邦孚邦孚运用autoCAD进行活塞环图形设计/计算/绘图等产品系统设计80STRUCTUREOFTHEPISTONRING活塞环结构81
