活塞环评价技术

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1、活塞环评价技术1.评价基础1.1溶着磨损（拉缸）特性熔着磨损特性是与材料相关评价中的重要指标，它采用熔着磨损试验机测定，用接触面压慢慢增高、最终发生熔着磨损的接触面压值来衡量耐熔着磨损的性能。图8.1为熔着磨损试验机的动作机构。润滑油在30-120℃之间以一定温度，一定流量供给环材料以一定转速运转，油压逐步升高，接触面压逐步加大。每CM试验接触面压2-35Mpa，相对运动速度速度1.7-15m/s。……。图8.1熔着磨损试验机的动作机构1.2磨损特性（1）一般的磨损特性主要说明：周运动速度范围；0.06-12.5m/S载重：≥4900N负重特性曲线；（1）步行增压（

2、2）变动负荷指令波动；矩形波振幅≤4900N频率：DC～1HZ图8.2试验机的概要及主要说明活塞往复运动，环与缸壁相对运动，环在环槽中回转运动、环承受高温压等使环的实际运动较难在磨损实验中重复再现。图8.2为试验机的概要及主要说明，该机可以加载变化，运转速度变化等进行模拟变化处理。（2）高温磨损特性页脚图8.3高温磨损实验机的动作原理简图。采用PID方法使环表面升温。施加荷重进行转动，活塞环表面温度可升到250℃。图8.3高温磨损实验机的动作原理试验机低速滑动可进行比较各种材料，材料同表面处理的配合，材料优劣的快速评论，不同接触比压等多种试验。（由气液传动）给环材料

3、加压力，环材料先和旋转的缸套材料外圆面R处接触，产生应力按下式计算：赫兹应力=0.418上式中E：弹性模量（Mpa）W:荷重（n）L线接触长度（mm）R=1/R1+1/R2R1环材料最先接触缸套处离旋转中心距离（mm）R2：缸套材料与环材料接触处离旋转中心距离（mm）（3）耐蚀磨损特性试验机运转时制造腐蚀气氛，与高温磨损试验机相同，环材料加上载荷，由图8.4所示，腐蚀液加在旋转的缸套材料的滑动面上，腐蚀液选用硫酸，含铅盐酸，蚁酸等。图8.4耐蚀磨损试验机的动作原理1.3筒内摩擦力（1）整体摩擦力1汽缸套2汽缸3环形摇动终止器（上部）圆环4环形摇动终止器（下部）圆环。

4、5O型气体密封圈6压电式压电元件7O型环座8压电元件9缸盖衬垫10活塞11圆环固定用圆图8.5耐蚀磨损试验机的动作原理图8.6工作摩擦力测量装置页脚模拟活塞环在缸套中的往复运动，对整体摩擦力做出评价。参见图8.5，包括环与缸套的表面处理影响也包含在评价内。（2）实际运行（工作）摩擦力。实际有试验机测定环-缸套之间的摩擦力，图8.6表示了该装置的特征。该装置缸套壁温度的影响、发动机转速影响、环的片数，环的表面处理，环尺寸的影响。试验机的实际运转状态可能影响测定结果。1.4疲劳强度用专用的活塞环疲劳试验机测定环的疲劳应力。图8.7为环疲劳试验机动作原理图。偏心轮转动使环

5、自由开口不断张开、闭合直至环折断时的往返次数，用它作为疲劳强度测定值；如环不断则改变负荷应力用同样操作方法按疲劳特性要求做成S-N线图，一般测定环的疲劳强度为：（S-N线图在往返次数达到10次环没有折断的最大应力）……（试验包含了环表面处理的影响）（译者建议读者采用柯茨公司活塞环的“内在”疲劳强度）1.5铝结胶发动机的高速运转，高功率化导致活塞的环槽，活塞环工作温度升高，容易发生环槽和环侧面的边界摩擦状态，由于疲劳磨损大，高温使活塞的环槽材料强度下降，当温度达到铝合金熔点发生铝结胶。铝结胶应考虑活塞环侧面材料，侧面表面处理。图8.8为铝结胶试验机简图。图8.8铝结胶

6、试验机简图1.6热稳定性（温度对切向弹力消失的影响）环在热负荷高的环境下工作，对材料有耐热性要求，其评价为热稳定性，通过弹力消失率来测定：①测定原始弹力。②将环压缩到基本直径后加热到一定温度保温一定时间。③冷却到常温测定弹力。④计算弹力消失率。页脚弹力消失率=按ISO要求参见下表环的标准编号材料级别弹力消失率试验条件ISO6622.662310.20.3012%以下300℃x3hISO6624.662540.50.608%以下300℃x3hISO662610.20.30.40.5025%以下250℃x5hWF①10.20.30.40.5012%以下250℃x5h整体

7、钢带组合油环6030%以下220℃x5hWF①＿＿＿15%以下220℃x5h环的标准编号ISO6222：矩形环6623：刮环6624：梯形环6625：油环6626：环体为铸铁的油环WF①：采用耐热钢材料（材料级别）10灰铸铁（ISO级别10）20灰铸铁（ISO级别20）30碳化物铸铁40可锻铸铁50球墨铸铁60钢1.7表面处理的评价（1）热疲劳试验图8.9水冷式热疲劳试验机简图图8.10ASTM粘结力试验用试样φ25.4图8.11油位测定法页脚实际上发动机进行着燃烧与吸气冷却的反复工作，对环进行热冲击的耐久性评价。图8.9为水冷式热疲劳试验机简图，环在电炉内加热