【正文】 用。它與缸套變形有良好的適應(yīng)性和較高的接觸壓力。由于鋼片具有柔軟性，各個刮片獨立工作，能很好地適應(yīng)氣缸的不均勻磨損和活塞晃動及變形的影響，達到良好地密封；c 回油通路大。比鑄鐵油環(huán)減輕一半以上，因為端面之間沒有撞擊，環(huán)槽磨損大為減少；e 制造工藝簡單，適合于大量生產(chǎn)。 活塞環(huán)的工作條件活塞環(huán)在發(fā)動機中處于極其惡劣條件下工作的，具體是：1 高溫 內(nèi)燃機氣缸中燃氣溫度很高，經(jīng)散熱和冷卻后，活塞環(huán)特別是第一道圖外階梯倒角環(huán) 鼻形環(huán) 開槽油環(huán) 彈簧脹圈油環(huán)鋼片組合環(huán) ab氣環(huán)的工作溫度始終保持在 300℃左右。3 高速 現(xiàn)代汽油機最高轉(zhuǎn)速為 11000 轉(zhuǎn)/分，活塞環(huán)運動線速度為 11～16 米/秒，柴油機的最高轉(zhuǎn)速為 4500 轉(zhuǎn)/分，活塞環(huán)運動線速度為 10～14 米/ 秒。5 潤滑困難 活塞環(huán)運動時處在高溫、高壓條件下，潤滑油膜難于保持完整，不能完全潤滑而經(jīng)常處于臨界潤滑狀態(tài)下工作。 第二章 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸 徑向厚度 a 1 徑向厚度指環(huán)內(nèi)、外圓之間的徑向距離?？偟恼f徑向厚度 α 1 小，則平均彈力就小，散熱比較困難，顯然對高速發(fā)動機是不利的。因此規(guī)定缸徑 d1與徑向厚度 α 1 的比值應(yīng)在一定的范圍內(nèi)，一般 d 1/α 1=22～28。 環(huán)高 h 1環(huán)高是環(huán)兩端面沿其軸線方向的最大公稱尺寸。事物都是一分為二。還可能導(dǎo)致磨料磨損增加（見右圖）易于折斷、散熱能力差等。但是，對于高速發(fā)動機而言，減少環(huán)高是活塞環(huán)發(fā)展的總趨勢，存在問題可以從材料及表面處理，結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面努力克服的。 m自由開口尺寸指在自由狀態(tài)下，環(huán)開口兩端徑向中點的弦距。一般，合金鑄鐵氣環(huán)和整體油環(huán) m/ d1=13～14%，最大不超過 16%；球鐵環(huán) m/ d1=8～11%，最大不超過 12%；內(nèi)撐彈簧組合油環(huán)比相應(yīng)平環(huán)小 45mm。第一環(huán)要求避免發(fā)生逆倒角的情況。二沖程柴油機的第二環(huán)，甚至全部壓縮環(huán)與第一環(huán)都是相似的。四沖程柴油機的第二環(huán)的工作條件不很厲害，尺寸多較第一環(huán)薄一些。3 在高速發(fā)動機中由于要縮短活塞長度，油環(huán)一般趨向于用一個，此時強化油環(huán)結(jié)構(gòu)是有必要的。不同結(jié)構(gòu)和功能的活塞環(huán)通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合，安裝在活塞各環(huán)槽內(nèi)，以適應(yīng)不同的用途。就內(nèi)燃機而言，汽車發(fā)動機以三環(huán)組結(jié)構(gòu)為主，農(nóng)用柴油機以三環(huán)或四環(huán)結(jié)構(gòu)為主，摩托車二沖程發(fā)動機以兩環(huán)結(jié)構(gòu)，四沖程為三環(huán)結(jié)構(gòu)，中速發(fā)動機一般采用四道環(huán)。 活塞環(huán)的計算 徑向壓力 P活塞環(huán)在自由狀態(tài)下不是圓形，其曲率半徑沿環(huán)周各點是變化的，且大于氣缸半徑，只有當(dāng)裝入氣缸后方成為正圓形。徑向壓力分布大致可分為：均勻分布（等壓環(huán)） 、梨形分布（高點環(huán)）和蘋果型分布（低點環(huán)）三種。等壓環(huán)由于使用后磨損等原因，環(huán)周壓力分布惡化，在開口處的徑向壓力急劇下降，所以使用壽命短，一般使用于二沖程中速發(fā)動機。能提高環(huán)開口端的減震能力，耐磨性和氣密封好。3 低點環(huán)低點環(huán)主要用于二沖程柴油機和大型柴油機，開口處的徑向壓力低于平均徑向壓力，以防止環(huán)端跳入氣口使環(huán)折斷，或者是為了矯正熱變形的影響，以保證均勻貼合。S1 = πd 1αΔt ( mm) 式中：d 1—缸徑，mm； α—熱膨脹系數(shù)，合金鑄鐵按 α= 10 —5/℃； Δt—溫差，氣環(huán)為 100℃，油環(huán)為 80℃ Ft 切向彈力是在環(huán)的切口處徑向厚度中點上沿切線方向施加力，使環(huán)從自由開口尺寸壓縮到閉口間隙時所需的力。鍍鉻或噴鉬活塞環(huán)的切向彈力修正系數(shù)為表 37 推薦值的 倍。h1（m S1）Ft = ────────— K 1鍍鉻環(huán)一般取 8%～11%，球鐵環(huán)取 8%，合金鑄鐵對鉻層厚度小于 mm，徑向彈力小于 3㎏f 的取 11%，其余均取 10%。高速發(fā)動機活塞環(huán)設(shè)計通常用改變環(huán)的徑向厚度方法來調(diào)節(jié)環(huán)的彈力。比壓過高，磨損加劇導(dǎo)致缸套磨損嚴重；比壓過低，環(huán)密封性差，最終導(dǎo)致燒機油，加劇磨損，抗振性差，易產(chǎn)生斷環(huán)。 2 FtP0 = ─── MPa ｈ 0 d1 式中：ｈ 0—環(huán)外圓面與氣缸壁的接觸高度，等于刮片數(shù)量與刮片高度的乘積，mm Ft—切向彈力，N d1—缸徑，mm E按有關(guān)標準規(guī)定，合金鑄鐵 σ 1＜25㎏f/ mm2，球墨鑄鐵 σ 1＜40㎏f/ mm2， 但實際σ 1值可大于上述值，合金鑄鐵為 30㎏f/ mm2， 球墨鑄鐵為 50㎏f/ mm2?，F(xiàn)在通過改進材料和表面制造工藝，活塞環(huán)已能滿足這樣的壽命要求?；钊h(huán)流水生產(chǎn)具有下列特點：1 工作地專業(yè)化程度高。如活塞環(huán)粗磨兩端面統(tǒng)一在粗磨組進行加工?；钊h(huán)單向運動移動路線為：粗磨→去油→熱處理→細磨→去油→半成品檢查→切削流水工作線→表面處理→成品檢查→配組入庫。 活塞環(huán)的加工方法 依照活塞環(huán)成型的方法不同，制造活塞環(huán)的方法主要有兩種： 1 熱定型法（整體正圓法）：即澆鑄出圓筒形活塞環(huán)毛坯，然后在普通車床上切削加工，切割成單環(huán)；按工作間隙尺寸銑出切口，最后擴張至所需要的自由切口間隙尺寸，并在此狀態(tài)下熱處理定型，即成所需尺寸的活塞環(huán)。這兩種方法都獲得廣泛采用，但有幾點需指出：（1）單體橢圓法屬于機械定型。它在造型過程中，設(shè)計橢圓形狀時就考慮了彈力和環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸等方 面的關(guān)系。由于定型性質(zhì)不同，所以在用前一種方法制成的活塞環(huán)壽命比較長。 （2）從加工過程看，單體橢圓法在鑄造和機械加工時要用專用模具和靠模車床，設(shè)備復(fù)雜，而熱定型法無論從鑄造或機械加工看都比前法簡單，所以它的生產(chǎn)率高，成本低。（3）單體橢圓法節(jié)省金屬材料，因為它的切削加工裕量可以留得很少。零件生產(chǎn)所用的工藝文件的種類很多，也沒有統(tǒng)一的規(guī)定格式，由各工廠自行規(guī)定。1 工藝過程卡片：也稱綜合卡片或工藝流程卡片。按照零件工藝過程的加工順序列出所有的工序，表示零件的生產(chǎn)路線。在單件、小批生產(chǎn)中一般只用工藝過程卡。在工藝過程上繪有工序簡圖，注明定位基準和加工表面的工序尺寸，光潔度、技術(shù)要求等，并分出工步的次序和內(nèi)容、切削規(guī)范和工時定額以及使用的設(shè)備工、夾、量、輔具的具體情況等。3 調(diào)整卡片：對于在自動和半自動機床上完成的工序，往往不用工序卡片，而要編制調(diào)整卡片，供機床操作人和調(diào)整人使用。零件加工完畢按檢驗卡檢收。 確定毛坯的制造方法與加工余量 活塞環(huán)的制造方法目前活塞環(huán)的鑄造方法主要有單體疊箱鑄造、雙片疊箱鑄造、筒體砂型鑄造和筒體離心鑄造，按毛坯的形狀來分又可分為正圓和橢圓兩種。缺點是要進行熱定形、開口對面應(yīng)力大，開口處徑向壓力低，熱穩(wěn)定性差，彈力消失厲害。為了很好的滿足活塞環(huán)的特殊要求，以及批量化的工作效率的要求，我們選擇毛坯的形狀為正圖 4 活塞環(huán)熱定型加溫曲線圓。同時，兩端面的加工質(zhì)量對活塞環(huán)的性能影響很大。這就符合統(tǒng)一基準原則?；钊h(huán)兩端面的加工是以其自身作定位基準的，以外圓的導(dǎo)向反復(fù)加工。保證這些精度要求，對以后疊放成組加工時減小環(huán)高積累誤差的影響，有著重要的意義。這兩種定位方法都采用心軸螺母裝夾a)外圓定位即選定毛坯外圓為定位基準。這種定位方法的優(yōu)點是外圓加工余量均勻。由于內(nèi)部無支承件，所需夾緊力較大。這種定位方法是在夾緊心軸上以內(nèi)襯鋁套支承定位。但由于毛坯面粗糙，支承鋁套磨損大，因而定位精度低，鋁套消耗量大，▽圖 44 外圓定位示意圖1卡爪；2定位卡片；3工件上壓環(huán) 8螺帽在外圓仿形加工和銑切開口后的其他工序中所用精基準都是選用外圓與端面，與設(shè)計基準重合。為此在毛坯上設(shè)有定位凸塊或定位凹槽，見圖 46。 活塞環(huán)一般工藝流程 活塞環(huán)的典型加工工藝如下：鑄 造││┌─────────────────┐↓ ↓單體毛坯 簡體毛坯↓ ↓粗磨兩端面（去油） 切 片└─────────────────┘↓熱處理↓精磨兩端面（去油）↓半成品檢驗↓靠模車外圓↓銑切開口↓粗車內(nèi)圓│┌───────────────────────────────┐│ │ │ │↓ ↓ ↓ ↓ ┌─────┐│ 精車外圓 │精車外圓 精車外圓 切 槽 │ 切 油 槽 │組合機床加工↓ │ │ │ 細車內(nèi)圓 │精車內(nèi)圓 ↓ ↓ │ 倒 外 角 ││ 細車內(nèi)圓 銑 油 孔 └─────┘│鍍鉻環(huán) ↓ ↓ ↓┌────┐ 鍍 鉻 精車外圓 鍍 鉻↓ ↓ ↓ ↓ ↓精修開口 切扭曲槽 車 梯 面 細車內(nèi)圓 銑 油 孔↓ ↓ ↓ ↓ ↓切扭曲槽 鍍 鉻