活塞環(huán)主要分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。

活塞環(huán)的作用

氣環(huán)的作用是保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻水帶走；油環(huán)起布油和刮油的作用，下行時刮除氣缸壁上多余的機油，上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機油竄入氣缸中燃燒掉，又可以減少活塞與氣缸壁的摩擦阻力。此外，油環(huán)還能起到輔助封氣的作用。

活塞環(huán)的工作條件及性能要求

活塞環(huán)工作時受到氣缸中高溫、高壓燃氣的作用，溫度較高（尤其是，溫度可達600K）?；钊h(huán)在氣缸內(nèi)做高速運動，加上高溫下部分機油出現(xiàn)變質(zhì)，使活塞環(huán)的潤滑條件變差，難以保證液體潤滑，磨損嚴重。因此，要求活塞環(huán)彈性好，強度高、耐磨損。

活塞環(huán)的間隙

活塞環(huán)會在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中與高溫氣體接觸發(fā)生熱膨脹現(xiàn)象，而周期性的往復(fù)運動又使其出現(xiàn)徑向脹縮變形。因此，為了保證正常的工作，活塞環(huán)在氣缸內(nèi)應(yīng)該具有以下間隙。

d—活塞環(huán)內(nèi)徑；B—活塞環(huán)寬度

■ 端隙又稱開口間隙，是指活塞環(huán)在冷態(tài)下裝入氣缸后，該環(huán)在上止點時，環(huán)的兩端頭之間的間隙。一般為0.25~0.50mm。

■ 側(cè)隙又稱邊隙，是指活塞環(huán)裝入活塞后，其側(cè)面與活塞環(huán)槽之間的間隙。第道環(huán)因為工作溫度高，間隙較大，一般為0.04~0.10mm；其他環(huán)一般為0.03~0.07mm。油環(huán)側(cè)隙比氣環(huán)小。

■ 背隙是指活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)內(nèi)圓柱面與活塞環(huán)槽底部間的間隙，一般為0.50~1.00mm。油環(huán)背隙較氣環(huán)大，有利于增大存油間隙，便于減壓泄油。

活塞環(huán)的泵油作用

由于側(cè)隙和背隙的存在，當發(fā)動機工作時，活塞環(huán)便產(chǎn)生了泵油作用。其原因是，活塞下行時，活塞環(huán)靠在環(huán)槽的上方，活塞環(huán)從缸壁上刮下來的機油充入環(huán)槽下方；當活塞上行時，活塞環(huán)又靠在環(huán)槽的下方，同時將機油擠壓到環(huán)槽上方。如此反復(fù)運動，就將缸壁上的機油泵入燃燒室。由于活塞環(huán)的泵油作用，使機油竄入燃燒室，會使燃燒室內(nèi)形成積炭和增加機油消耗，并且還可能在環(huán)槽（尤其是第道氣環(huán)槽）中形成積炭，使環(huán)卡死，失去密封作用，甚至折斷活塞環(huán)。

氣  環(huán)

■  氣環(huán)的密封機理

活塞環(huán)有一個切口，且在自由狀態(tài)下不是圓環(huán)形，其外形尺寸比氣缸的內(nèi)徑大些，因此，它隨活塞一起裝入氣缸后，便產(chǎn)生彈力而緊貼在氣缸壁上。

活塞環(huán)在燃氣壓力作用下，壓緊在環(huán)槽的下端面上，于是燃氣便繞流到環(huán)的背面，并發(fā)生膨脹，其壓力下降。同時，燃氣壓力對環(huán)背的作用力使活塞環(huán)更緊地貼在氣缸壁上。壓力已有所降低的燃氣，從第道氣環(huán)的切口漏到第二道氣環(huán)的上平面時，又把這道氣環(huán)壓貼在第二環(huán)槽的下端面上，于是，燃氣又繞流到這個環(huán)的背面，再發(fā)生膨脹，其壓力又進一步降低。

如此繼續(xù)進行下去，從后一道氣環(huán)漏出來的燃氣，其壓力和流速已經(jīng)大大減小，因而泄漏的燃氣量也就很少了。因此，為數(shù)很少的幾道切口相互錯開的氣環(huán)所構(gòu)成的“迷宮式”封氣裝置，就足以對氣缸中的高壓燃氣進行有效的密封。

氣環(huán)的斷面形狀及各環(huán)間隙處的氣體壓力

■  氣環(huán)的切口

氣缸內(nèi)的燃氣漏入曲軸箱的主要通路是活塞環(huán)的切口，因此，切口的形狀和裝入氣缸后的間隙大小對于漏入曲軸箱的燃氣量有一定的影響，切口間隙過大，則漏氣嚴重，使發(fā)動機功率減?。婚g隙過小，活塞環(huán)受熱膨脹后就有可能卡死或折斷。切口間隙值一般為0.25~0.8mm。第道氣環(huán)的溫度，因而其切口間隙值。

氣環(huán)的切口形狀

直角形切口工藝性好；階梯形切口的密封性好，但工藝性較差；斜口形切口，斜角一般為30°或45°，其密封作用和工藝性均介于前兩種之間，但其銳角部位在套裝入活塞時容易折損；圖中(d)為二沖程發(fā)動機活塞環(huán)的帶防轉(zhuǎn)銷釘槽的切口，壓配在活塞環(huán)槽中的銷釘，是用來防止活塞環(huán)在工作中繞活塞中心線轉(zhuǎn)動的。

■   氣環(huán)斷面形狀

氣環(huán)的斷面形狀

■ 矩形環(huán)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、散熱性好、廢品率低；缺點主要是有泵油作用，容易造成機油消耗量過大并有可能形成燃燒室積炭。另外，矩形環(huán)的刮油性、磨合性及密封性較差，現(xiàn)代汽車基本不采用。

■ 錐面環(huán)的優(yōu)點是與氣缸壁的接觸為線接觸，密封和磨合性能較好，刮油作用明顯，容易形成油膜以改善潤滑；缺點是傳熱性能較差。錐面環(huán)主要應(yīng)用在除第道環(huán)外的其他環(huán)。

■ 扭曲環(huán)是當代汽車發(fā)動機廣泛應(yīng)用的一種活塞環(huán)，主要是因為扭曲環(huán)除具有錐面環(huán)的優(yōu)點之外，還能減小泵油作用，減輕磨損、提高散熱性能。安裝扭曲環(huán)時應(yīng)特別注意：內(nèi)圓切槽向上，外圓切槽向下，不能裝反。

■ 梯形環(huán)的主要優(yōu)點是能把沉積在環(huán)槽中的結(jié)焦擠出，從而避免了活塞環(huán)被黏結(jié)而出現(xiàn)折斷，同時其密封性能優(yōu)越，使用壽命長；缺點主要是上下兩端面的精磨工藝較復(fù)雜。梯形環(huán)在熱負荷較大的柴油發(fā)動機上使用較多。

■ 桶面環(huán)的優(yōu)點是活塞的上下行程都可以形成楔形油膜以改善潤滑，對活塞在氣缸內(nèi)擺動的適應(yīng)性好，接觸面積小，有利于密封；缺點是凸圓弧面加工困難，多用于強化柴油發(fā)動機的第道環(huán)。

油  環(huán)

油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種。

普通油環(huán)是用合金鑄鐵制造的。其外圓面的中間切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或狹縫。油環(huán)上唇的上端面外緣一般均有倒角，可以使油環(huán)向上運動時能夠形成油楔。機油可以把油環(huán)推離氣缸壁，從而易于進入油環(huán)的切槽內(nèi)。下唇的下端面外緣不倒角，這樣向下刮油能力較強。鼻式油環(huán)和雙鼻式油環(huán)的刮油能力更強，但加工較困難。

油環(huán)及其刮油作用

油環(huán)的斷面形狀

對于由三個刮油鋼片和兩個彈性襯環(huán)組成的組合式油環(huán)，軸向襯環(huán)夾裝在第二、第三刮油片之間，徑向襯環(huán)使三個刮油片壓緊在氣缸壁上。這種油環(huán)的優(yōu)點是，片環(huán)薄，對氣缸壁的比壓（單位面積上的壓力）大，因而刮油作用強；三個刮油片是各自獨立的，故對氣缸的適應(yīng)性好；重量輕；回油通路大。因此，組合油環(huán)在高速發(fā)動機上得到較廣的應(yīng)用。其缺點是制造成本高（片環(huán)的外表面必須鍍鉻，否則滑動性不好）。

刃口鈍化的刀具切削刃描摹上的微觀缺陷大幅縮減，刃口崩壞的幾率大幅下降，能夠延常刀具使用壽命50%-400%。因此，開展刀具刃口鈍化的研討對進步我國刀具產(chǎn)品的質(zhì)量具有十分重要的含義?，F(xiàn)在，國外的刀具制造廠已廣泛選用刃口鈍化技能，從國外引入的數(shù)控機床或者生產(chǎn)線所使用的刀具，其刃口已全部經(jīng)過鈍化處理，不只進步了工件外表質(zhì)量，下降了刀具成本，一起也帶來了巨大的經(jīng)濟效益。刀具鈍化辦法有振蕩鈍化、磨粒尼龍刷法鈍化、磁化法鈍化和立式旋轉(zhuǎn)鈍化等，立式旋轉(zhuǎn)鈍化進程實際上是渙散固體顆粒對刀具刃口效果的進程。

含磨粒的刀具刃口鈍化法具有重復(fù)性好、質(zhì)量高和成本低一級特色，是現(xiàn)在首要選用的刀具刃口鈍化辦法，通過刀具和磨粒的相對運動實現(xiàn)刃口鈍化，磨粒多選用金剛石、CBN和碳化硅顆粒等?，F(xiàn)在，關(guān)于磨粒效果機理研討的比較少，首要有沖擊單顆磨粒、沖擊多磨粒磨損、刀具和切屑間存在磨粒、磨料水射流和半固著磨粒等，重點研討磨粒類型、磨粒尺寸和沖擊速度對外表的影響規(guī)則，而關(guān)于渙散磨粒對工件外表效果機理的研討更少。楊成虎研討了多粒子重復(fù)沖擊關(guān)于Cr12鋼的沖蝕磨損，選用實驗與有限元模仿相結(jié)合的辦法驗證了有限元模型能夠?qū)嵲谟行У啬７鲁鰶_蝕磨損的實際進程。利用非線性ABAQUS有限元軟件研討了磨粒沖蝕速率、沖蝕角和磨粒粒徑對刀圈資料(H13鋼)沖蝕磨損行為及殘余應(yīng)力的影響規(guī)則。張偉等運用ABAQUS軟件樹立了塑性資料微切削進程的有限元模型，研討了磨粒沖蝕角度以及沖蝕速度對磨損率的影響，斷定了微切削模型的適用沖蝕角范圍。

為了取得合適的鈍化刃口形狀，進步切削進程的穩(wěn)定性，需求研討渙散固體磨粒對刀具刃口的鈍化機理。本文選用ABAQUS有限元軟件樹立了單磨粒和多磨粒對刀具刃口效果的防真模型，研討了單磨粒和多磨粒對刃口效果的能量、刃口形變、位移和磨粒速度改變等的影響規(guī)則，關(guān)于從微觀角度知道磨粒鈍化效果具有一定價值，為研討刀具刃口鈍化機理提供依據(jù)。

1  單磨粒鈍化刃口防真模型的樹立

依據(jù)立式旋轉(zhuǎn)鈍化法的基本特色，刀具在渙散固體磨粒中進行兩級行星運動，刀具刃口與渙散固體磨粒不斷進行磕碰沖擊，使得刀具刃口鈍化。刀具沿著一定的軌跡進行運動，而渙散固體磨粒的運動規(guī)則相對隨機。因此，渙散固體磨粒對刀具刃口的鈍化進程是十分復(fù)雜的。

作為非線性有限元處理工具，ABAQUS在處理復(fù)雜問題和模仿高度非線性問題上有極大優(yōu)勢。選用ABAQUS軟件樹立磨粒對刀具刃口鈍化的防真模型。

①刀具鈍化模型的簡化：因為磨粒相關(guān)于刀具刃口要小得多，能夠?qū)⒌毒呷锌诳醋鳠o限大，底端固定不動，粒子向刀具刃口沖擊。

②磨粒：磨粒選用80目碳化硅，顆粒形狀設(shè)為球形。

③刀具：選用硬質(zhì)合金刀具，刀具刃口尺寸設(shè)為0.5mm×0.25mm×0.1mm。

④網(wǎng)格劃分：將刀具刃口與磨粒觸摸部分的網(wǎng)格區(qū)域劃分得略細，磨粒的母線布置種子數(shù)目為10，挑選顯式線性三維應(yīng)力單元C3D4。刀具刃口種子數(shù)目分別設(shè)為10和25，磨粒單元形狀為Tet（四面體），完成網(wǎng)格劃分。

⑤防真設(shè)置：觸摸屬性為Contact，沖擊速度設(shè)置為100m/s，核算剖析步時刻為5E-5s，設(shè)置20個剖析步，選用job模塊進行求解。

2  單磨粒鈍化刃口防真結(jié)果

(1)刀具刃口應(yīng)力改變規(guī)則

單磨粒對刀具刃口效果的應(yīng)力矢量云圖見圖1。由圖可知，碳化硅磨粒在沖擊刀具刃口時，刀具刃口外表會發(fā)生微小的變形，刃口遭到的應(yīng)力巨細在觸摸區(qū)以圓弧狀向四周擴展，一起應(yīng)力以觸摸點為中心向四周逐步衰減。刃口被沖擊的外表略微下凹，就像一個小球在地上砸出了一個坑相同。

圖1  單磨粒對刀具刃口效果的應(yīng)力散布

(2)刀具刃口的沖擊區(qū)域與應(yīng)力的關(guān)系

刀具刃口的沖擊區(qū)域與應(yīng)力的關(guān)系見圖2。在刀具刃口沖擊區(qū)域內(nèi)，越靠近磨粒沖擊點中心，刀具刃口應(yīng)力越大；越遠離磨粒與刃口的沖擊區(qū)域，刀具刃口所受的應(yīng)力越小。

(3)刀具刃口的位移改變規(guī)則

單磨粒對刀具刃口效果的位移曲線見圖3。在刀具刃口鈍化進程中，碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時間短。當碳化硅磨粒從0時刻開端運動且當時刻到達7.5E-06s時，碳化硅磨粒的位移到達蕞大。爾后，磨粒開端反彈。

圖2  到效果點中心的間隔所對應(yīng)的應(yīng)力關(guān)系

圖3  刀具刃口的位移改變規(guī)則

(4)單磨粒速度改變規(guī)則

磨粒在與刃口觸摸時，與刃口之間的效果速度逐步減小，隨后反彈（見圖4）。

圖4  磨粒速度改變規(guī)則

3  多磨粒防真模型的樹立及結(jié)果

選用三顆磨粒重復(fù)沖擊，研討多磨粒對刀具刃口的鈍化。邊界條件與資料參數(shù)及邊界的界定與單磨粒模型共同。沖擊速度為300m/s，多磨粒對刀具刃口鈍化的防真模型見圖5。

圖5  多磨粒對刀具刃口效果的防真模型

(1)刀具刃口的應(yīng)力散布

圖6為地一顆磨粒對刀具刃口沖擊的應(yīng)力云圖。由圖可知，在地一剖析步t=2.5003E-06s時，刀具刃口無太大改變，受磨粒沖擊的中心遭到的應(yīng)力蕞大，蕞大應(yīng)力值為2238MP；當?shù)诙w磨粒對同一位置進行沖擊后，刀具刃口所受應(yīng)力區(qū)域顯著增大，所產(chǎn)生的蕞大應(yīng)力值為2341Mpa；當?shù)谌w磨粒沖擊刀具刃口時，刀具刃口遭到的應(yīng)力效果區(qū)域進一步增大，蕞大應(yīng)力值為2440Mpa，較前兩次沖擊有所進步。

圖6  地一顆磨粒沖擊刀具刃口的應(yīng)力散布

(2)磨粒速度改變規(guī)則

多磨粒沖擊刀具刃口的速度改變規(guī)則見圖7。在0s時，地一顆磨粒開端與刀具刃口磕碰，隨后磨粒速度開端下降，直至越過零點成為負值。磨粒速度為負是因為磨粒發(fā)生了回彈，磨粒對刀具刃口產(chǎn)生磨損。在1.0E-5s、2.0E-5s時，第二顆磨粒、第三顆磨粒分別與刀具刃口效果，效果方式和地一顆磨粒相同。

圖7  三顆碳化硅磨粒速度改變規(guī)則

刀具刃口在三顆磨粒沖擊下的位移曲線見圖8。地一顆碳化硅磨粒在對刀具刃口沖擊后會構(gòu)成一個的沖蝕坑，接著第二顆、第三顆磨粒重復(fù)沖擊，沖蝕坑不斷增大，多磨粒的沖擊會使沖蝕坑越來越大。

圖8  刀具刃口遭到重復(fù)沖擊的位移改變

(4)多磨粒對刀具刃口效果的能量改變規(guī)則

刀具刃口鈍化的進程也是能量交換的進程。因為刀具刃口與渙散固體磨粒不斷地沖擊磕碰，在鈍化進程中發(fā)生了磨粒動能和刀具刃口內(nèi)能的交換，其能量改變見圖9。

圖9  刀具刃口鈍化的能量改變

由圖9可知，碳化硅磨粒在觸摸刀具刃口后速度開端下降，約在2E-05s時到達蕞低。磨粒的動能因為速度的減小而減小，大約在2E-05s時到達蕞低。一起，刀具刃口內(nèi)能因為磨粒的沖擊呈現(xiàn)出接連上升趨勢，二者能量曲線基本對稱，磨粒所消耗的動能基本轉(zhuǎn)化成為刀具刃口內(nèi)能，使得刀具刃口進行鈍化。

小結(jié)

選用ABAQUS有限元剖析軟件樹立了磨粒對刀具刃口沖擊的防真模型，研討了磨粒沖擊刀具刃口時磨粒速度、刃口應(yīng)力、刃口位移和能量等的改變規(guī)則。首要定論如下：

(1)當單磨粒對刀具刃口進行鈍化時，刀具刃口的應(yīng)力在沖擊區(qū)域以圓弧狀向四周擴展。碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時間短，磨粒從零時刻開端運動，當時刻到達7.5E-06s時，碳化硅磨粒的位移到達蕞大，爾后，磨粒開端反彈。

(2)當多碳化硅磨粒對刀具刃口進行不斷沖擊時，受力區(qū)域不斷增大，刀具刃口所受應(yīng)力增大，沖蝕坑不斷增大。

處理鋸片磨齒問題的蕞佳方案

鋸片銑刀在運用中，磨齒是十分重要的一個環(huán)節(jié)。近有許多客戶反映，新購買的鋸片銑刀運用作用還可以，但是就是憂慮磨齒問題。憂慮的原因無非是這幾個：鋸片磨齒的質(zhì)量無法確保；磨齒后鋸片銑刀的運用壽數(shù)急劇下降；鋸片磨齒質(zhì)量時好時壞，不能確保每次研磨作用都相同。

鋸片銑刀的磨齒是一項十分專業(yè)的作業(yè)，不但需求通過專業(yè)的訓(xùn)練，并且還需求質(zhì)量十分好的磨齒設(shè)備。目前國產(chǎn)大部分磨齒設(shè)備性能不能到達精準的要求，磨齒工人也沒有遭到專業(yè)的技能訓(xùn)練，他們無法斷定要切開的工件所需求的正確齒距。按照比率，根據(jù)磨齒過程中每一齒深度和厚度，如何斷定正確的磨齒齒距？如何斷定正確的鋸切前角和后角？如何使齒型曲線潤滑平整？這些都需求專業(yè)的技巧和經(jīng)驗。如果沒有這些技能，你花在磨齒上的時刻就會大大超越你用鋸片銑刀切開的時刻。

現(xiàn)在，市道上有許多小型的鋸片銑刀磨齒加工店面，這些店面中的磨齒設(shè)備低檔，無法確保精度，不能確保正確的切開前角后角。沒有技能，只能通過賤價搶生意。正確的鋸片銑刀磨齒，要確保少8次循環(huán)磨齒和8次循環(huán)倒角，也就是至少25分鐘完成一次專業(yè)的磨齒。而這些小磨齒店，為了降低成本，提高磨齒量，他們僅通過4個循環(huán)磨齒，根本不去倒角。這些低成本的鋸片銑刀磨齒，又怎么能確保鋸片的切開壽數(shù)呢？

銳正精密東西不只12年專業(yè)全數(shù)控出產(chǎn)鎢鋼鋸片銑刀也供給鋸片磨齒效勞，磨齒設(shè)備四軸連動，在收到客戶需求鋸片磨齒后，會錄入ERP檔案進行一對一效勞，一般鋸片磨齒流程分為：首先對鋸片銑刀進行開始直觀檢驗，接著運用投影儀針對外徑內(nèi)孔丈量及厚度丈量，如果有鋸片銑刀需求重新開齒，則用全自動數(shù)控機器進行開齒，找銳正進行鋸片磨齒，您肯定不會絕望。