活塞环的径向压力指活塞环外圆对气缸壁的作用力，又称接触压力、面压、壁压。从径向压力分布来看，活塞环主要分以下几种：等压环、非等压环；非等压环又分高点环、低点环。等压环指活塞环环体上各点的径向压力大小相等。等压环磨损特点：活塞环开口处(即θ=180°时)磨损最小，θ=120°~160°时磨损最大，磨损到一定程度后，开口不再与气缸壁接触，容易引起活塞环在环槽中震动，当发动机提高转速后，环端面在环槽中震动加强，加剧活塞环上下端面和环槽的磨损，也容易引起断环发生。因此在中、高速四冲程发动机上早己不再使用。高点环指活塞环开口处的径向压力比环体的平均压力高。这种环磨损特点是：克服均压环开口处压力急剧下降，而避免在开口左右30°范围内首先漏光。失去密封作用。在四冲程发动机上大量采用高点环。高点环压力曲线常见有二种形式：公司目前普遍采用梨形分布----阿诺德压力曲线，压力比为1.2~1.6，其压力型线分布如下图：低点环指活塞环开口处的径向压力比环体的平均压力低。一般来说，低点环主要用于二冲程发动机上，因为在二冲程发动机上，活塞环通过气口时，环开口端容易刮碰气口而造成断环，因此降低开口处压力，使其成为低点环。因为二冲程发动机用活塞环上通常有防转定位装置，公司经过大量装机实践证明，对于这类发动机上的活塞环几乎全部采用高点环。在四冲程发动机上有时采用低点环，目的是为了防止开口处压力
过高而引起拉缸。第二章活塞环机械加工工艺编制方法。活塞环机械加工工艺编制时，设计原则一般是从成品向前推导，注意环高、径向厚度、闭口间隙三个尺寸链，保证各道工序加工余量合理，既不能余量太大，又不能余量不足，合理的加工余量必须经过生产实践反复验证，下面对几道关键工序的工艺尺寸的来由加以介绍。2.1仿形加工工艺尺寸及凸轮计算金加工车间有10多道工序，其中最重要的工序是仿形加工。因为成品活塞环外轮廓形状主要由本道工序来保证，若仿形加工严重失真，后道工序将不能弥补，反而更加明显，起放大作用，如精车外圆时黑皮环较多、珩磨时珩不圆比例大、修口后环漏光。仿形加工时质量控制到位，上述缺陷会少得多，因此仿形加工是十分关键的。仿形加工主要目的是为了保证活塞环外轮廓形状与设计的压力曲线索一致。编制仿形车外圆加工工艺时，关键是仿形加工后活塞环长径尺寸及仿形凸轮的设计，目前公司已用VBA语言编译为“CAM”程序，界面见附一，可直接用于设计，快捷而准确，使用方法如下：Ⅰ在图示黄区域内输入基本参数，D、H、T、Fs、E、S、DT、K1、K2、K3、I；上述参数含义如下表。Ⅱ将鼠标移至空白区，然后按“确认”按钮，即能计算出结果。
关于理论推导，其解题过程如下：已知：D、H、T、Fs、E、S、DT、K1、K2、K3、I求解：P0、S0、SE、DF、DS、DR、FA、FG、O计算公式及含义如下：
参 数 | 含 义 |
D | 活塞环缸径尺寸，单位mm |
H | 活塞环环高尺寸，单位mm |
T | 活塞环径向厚度尺寸，单位mm |
I | 活塞环压力比，Pmax/P0=I |
Fs | 活塞环径向弹力值，油环环体弹力取组合弹力的10%左右，其余情况下一般取弹力中值，单位Kgf |
E | 活塞环弹性模量值，单位Gpa |
S | 活塞环闭口间隙值，单位mm |
DT | 活塞环外圆加工余量值，单位mm |
参 数 | 参数值 | 适 用 结 构 | 参 数 | 参数值 | 适 用 结 构 | |
K1 | 1 | 桶面环 | K2 | 0.9 | 镀铬环 | |
1 | 矩形环 | 0.85 | 喷钼环 | |||
1 | 锥面环 | 1 | 磷化环 | |||
0.9 | 楔形环 | 0.88 | 氮化环 | |||
0.85 | 梯形环 | K3 | 0.85 | WVTi平环 | ||
0.85 | 内止口环 | 0.90 | QT平环 | |||
0.65 | 普油环 | 0.75 | 油环 | |||
0.45 | 勾R槽油环 | |||||
参 数 | 含 义 |
K1 | 活塞环截面形状系数 |
K2 | 活塞环表面处理系数 |
K3 | 活塞环材料收缩率系数 |
P0 | 活塞环面压值，单位Kgf/mm2 |
S0 | 活塞环自由于开口长度值，单位mm |
SE | 活塞环剖口长度理论值，单位mm |
DF | 活塞环长径，单位mm |
DS | 活塞环短径，单位mm |
DR | 活塞环仿形加工凸轮扁度值，单位mm |
FA | 活塞环安装应力值，单位Kgf/mm2 |
FG | 活塞环工作应力值，单位Kgf/mm2 |
O | 活塞环椭圆度值，单位mm |
序 号 | 公 式 | 含 义 | 程序号 |
1 | P0=0.76Fs/HD | 计算活塞环面压 | 20 |
2 | L=(I-1)/2.0399 | 计算系数L | 40 |
3 | N1=1-2.89493L | 计算系数N1 | 40 |
4 | R=(D-T)/2 | 计算活塞环中性轴半径 | 100 |
5 | J=HT3/12 | 计算活塞环惯性矩 | 80 |
6 | O=1.0375955R4P0HL/EJ | 计算活塞环椭圆度 | 280 |
7 | P1=P0/K1K2K3 | 计算活塞环表面压力 | 90 |
序 号 | 公 式 | 含 义 | 程序号 |
和平精英段位排行8 | R1=R2DP1H/2EJ | 计算环径向位移、角位移的系数 | 100 |
9 | SE=(D-T-2U5)/SinY5 | 计算环理论开口长度 | 140 |
10 | U5=R1R[N1(1+θ/2Sinθ+LH2)] | 计算活塞环径向位移 | 760 |
11 | Y5=R1[N1(θ-θ/2Cosθ+Sinθ/2)+LH1] | 计算活塞环角位移 | 710 |
12 | FA=[ET(8T-S0)]/2.35(D-T)2 | 计算活塞环安装应力 | 160 |
13 | FG=[ET(S0-S)]/2.35(D-T)2 | 计算活塞环工作应力 | 170 |
14 | DF=D+2B(90°)+DT | 计算活塞环长径 | 210 |
15 | DS=D+DT+B(0°)+B(180°) | 计算活塞环短径 | 210 |
16 | DR=DF-DS | 计算凸轮扁度 | 250 |
17 | Y180°=Y5180/π | 计算活塞环开口角 | 260 |
18 | U=A1+A2θ+A3θ2 | 计算活塞环开口部位各点半径 | 910 |
19 | H1=(5π2/8+3/4)Sinθ+θ3/6-[θ(3+π2)Cosθ]/4 | 700 | |
20 | Y=R1[N1(θ-0.5θCosθ+0.5Sinθ)+LH1] | 710 | |
21 | H2=0.25π2θSinθ+θ2/2+0.25θSinθ+(3π2Cosθ)/8-0.25θ2Cosθ-3/4+Cos2θ/12 | 750 | |
22 | U=R1R[N1(1+0.5θSinθ)+LH2] | 760 | |
23 | C1=L[(3π2Cosθ)/8+0.5θ2+0.25(1+π2)θSinθ-3/4+(Cos2θ)/12-0.25θ2Cosθ | 810 | |
24 | Y6=R1[N1(1+0.5θSinθ)+C1] | 820 | |
25 | C2=L[(2-π2)Sinθ(1/8)+(π2-1)θCosθ(1/4)+θ2Sinθ(1/4)-Sin2θ(1/16) | 830 | |
26 | U6=R1R[0.5N1(Sinθ+θCosθ)+C2] | 840 | |
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