淺析活塞環(huán)端口的裝配位置(圖

    在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的時(shí)候，活塞及活塞環(huán)等機(jī)件將會(huì)受熱發(fā)生膨脹。為了防止活塞環(huán)因受熱膨脹而造成缸內(nèi)卡死故障的發(fā)生，在活塞連桿組設(shè)計(jì)、制造和安裝時(shí)，活塞環(huán)上一般都留有開口間隙，即端口間隙。而活塞環(huán)端口位置的裝配，對(duì)汽缸的密封性具有很大的影響。如果活塞環(huán)端口位置裝配不當(dāng)，將會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)壓縮比下降、啟動(dòng)困難、功率不足等故障。同時(shí)，曲軸箱內(nèi)的機(jī)油也將可能竄入汽缸中參與燃燒，最終將導(dǎo)致機(jī)油消耗量增大、排氣管冒藍(lán)煙、燃燒室和活塞等表面嚴(yán)重積炭等不良狀況。

    為了提高汽缸的密封性，避免高壓氣體的泄漏，活塞環(huán)端口位置的裝配應(yīng)相互交錯(cuò)成迷宮狀進(jìn)行布置。下面從活塞的受力情況和汽缸內(nèi)的潤(rùn)滑過程等方面分析活塞環(huán)端口位置該如何布置才合適。

    活塞環(huán)采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵等材料制造，具有一定的脆性，特別是活塞環(huán)的開口兩端部位，由于受到活塞與汽缸壁間的側(cè)壓力作用而容易發(fā)生折斷。為了防止活塞環(huán)開口兩端受過大的側(cè)壓力而折斷，在安裝活塞環(huán)時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離壓力較大的位置。

    在曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，活塞通過連桿隨曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)而在汽缸內(nèi)進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于曲軸的特殊結(jié)構(gòu)，活塞在上行過程中，連桿對(duì)活塞產(chǎn)生沿連桿方向并指向連桿頂部的作用力，但由于連桿與活塞中心軸線成一夾角，致使該作用力在活塞銷的徑向產(chǎn)生一個(gè)分力，而該分力使活塞沿活塞銷的徑向壓向汽缸壁，因此，汽缸壁將給活塞產(chǎn)生反作用力，而該力的方向垂直于活塞銷的軸向方向，其大小則與連桿對(duì)活塞的向上推力和連桿與活塞中心軸線的夾角有關(guān)。同樣的道理，活塞在下行的過程中，汽缸壁同樣向活塞銷的徑向產(chǎn)生一個(gè)壓力，只不過該壓力是作用于活塞的另一側(cè)面。由此可知，活塞環(huán)端口應(yīng)避免正對(duì)在與活塞銷軸向垂直的徑向上。

    在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞連桿組的潤(rùn)滑中，普遍采用了飛濺的潤(rùn)滑方式�；钊�的結(jié)構(gòu)和活塞環(huán)端口的位置關(guān)系，將會(huì)影響潤(rùn)滑油上竄至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的幾率。如果活塞環(huán)端口忽略活塞結(jié)構(gòu)而裝配不當(dāng)，將會(huì)使燃燒室、活塞、氣門等部件表面嚴(yán)重積炭，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作不良。因此，在安裝活塞環(huán)端口位置時(shí)，應(yīng)根據(jù)活塞本身的結(jié)構(gòu)，盡量減少潤(rùn)滑油通過活塞開口位置向燃燒室上竄的幾率。

    活塞的基本結(jié)構(gòu)分為頂部、頭部和裙部�；钊�的頂部是燃燒室的組成部分，在正確安裝活塞環(huán)的情況下，活塞頂部由于活塞環(huán)特別是油環(huán)的作用，潤(rùn)滑油進(jìn)入該頂部的可能性是很小的�；钊�頭部是指活塞環(huán)槽部分，該部分由于為防止活塞環(huán)受熱膨脹而設(shè)計(jì)了側(cè)間隙和背間隙。少量潤(rùn)滑油由汽缸壁通過上下變化的側(cè)間隙及背間隙而上竄，而這部分上竄的潤(rùn)滑油，正好使活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)得到有效的潤(rùn)滑�；钊�裙部是指油環(huán)環(huán)槽下端以下部分，包括圓筒形薄壁和活塞銷座孔�；钊�裙部主要起導(dǎo)向作用，活塞銷座孔是活塞連桿組潤(rùn)滑的主要部位。在現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了減少活塞的質(zhì)量，并保證活塞連桿組的良好潤(rùn)滑，在活塞不受作用力的兩側(cè)，即沿活塞銷座孔軸線方向的裙部切去一部分。這樣，活塞被切裙部與汽缸壁之間的間隙將增大，致使大量由曲軸箱飛濺的潤(rùn)滑油進(jìn)入該部位。由此可見，活塞環(huán)的端口位置也應(yīng)避開活塞裙部的切口位置，防止過多的潤(rùn)滑油通過活塞環(huán)的開口上竄到燃燒室。

    綜上所述，活塞環(huán)的端口位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離以下2個(gè)方向的4個(gè)位置：

    1．沿活塞銷軸線方向，活塞裙部切口部分相對(duì)應(yīng)的位置（圖1中a和b）。

    2．沿活塞銷軸線的垂線方向（即活塞銷的徑向位置，圖1中c和d）。

    因此，根據(jù)活塞環(huán)端口應(yīng)交錯(cuò)成迷宮狀布置的要求，第一道活塞環(huán)的開口位置應(yīng)安裝在活塞銷軸線左右偏移一定角度的位置上，所偏移的角度應(yīng)略大于活塞裙部切口的邊緣線上，約為45°~50°的方向上；其它各環(huán)按依次間隔90°~180°的要求布置其開口位置。由此形成活塞環(huán)端口呈迷宮狀布置（如圖1中1、2、3、4所示）。