04第三章活塞环的设计
发动机活塞的设计
发动机活塞的设计发动机活塞设计是发动机工程师在设计内燃发动机时面临的关键问题之一、活塞是内燃发动机的核心部件之一，它直接与燃烧室内的高温高压气体接触，承受着巨大的冲击和摩擦力，因此，活塞的设计必须经过精确的计算和测试，以确保其能够承受这些挑战并提供可靠的性能。
活塞的设计必须考虑以下几个关键因素：1.材料选择：活塞通常由铸铝合金制成，因为铝合金具有优异的热传导性能和轻质性。
此外，铝合金还具有良好的强度和可加工性，能够满足发动机的需求。
2.结构设计：活塞通常具有圆柱形状，底部有一个凹槽接收活塞销，以连接连杆。
活塞头部有一个凹槽用于安装活塞环。
活塞还有一个活塞腔用于容纳压缩和燃烧气体。
3.冷却系统：发动机活塞在工作过程中会受到高温气体的冲击，需要通过冷却系统散热。
活塞通常具有冷却油道，通过引导冷却液冷却活塞头部和活塞腔。
4.润滑系统：发动机活塞与缸套之间的摩擦会产生热量，需要通过润滑油膜来减少摩擦和磨损。
因此，活塞表面通常涂有润滑油膜，并具有适当的活塞弓度来确保润滑油的均匀分布。
5.重量优化：活塞的质量直接影响发动机的响应速度和燃油效率。
因此，在设计活塞时，需要进行重量优化，以尽可能减轻活塞的重量。
6.热膨胀：活塞在高温下会发生热膨胀，这可能导致活塞与缸套之间的间隙变大，影响密封性能。
因此，在活塞设计中需要考虑到热膨胀系数，并使用适当的材料和技术来解决这个问题。
7.声学性能：活塞在工作过程中会产生振动和噪音，需要通过减振和隔音措施来降低噪音和振动水平，提高发动机的驾驶舒适性。
总的来说，发动机活塞设计是一个复杂而关键的工程问题，要求工程师具备广泛的专业知识和经验。
只有通过精心的设计和测试，才能确保活塞能够承受发动机工作的挑战并提供可靠的性能。
活塞环教学设计方案
活塞环教学设计方案引言：活塞环是内燃机中的重要部件之一，作为密封装置，它的主要功能是保证气缸与活塞之间的气密性，有效防止内燃机在工作过程中的压缩气体泄漏。
本文旨在设计一套既能解释活塞环工作原理，又能引导学生进行实际操作的教学方案，帮助学生深入了解活塞环的结构和工作机理。
一、教学目标：1. 了解活塞环的基本概念、结构和分类。
2. 能够说明活塞环在内燃机工作过程中的作用和重要性。
3. 掌握活塞环的安装和检修方法。
4. 能够分析和解决活塞环故障及维修方法。
二、教学内容：1. 活塞环的基本概念和分类。
1.1 活塞环的定义和作用。
1.2 活塞环的分类和特点。
2. 活塞环的结构和工作原理。
2.1 活塞环的结构分析。
2.1.1 一致活塞环的结构。
2.1.2 其他类型活塞环的结构。
2.2 活塞环的工作原理。
2.2.1 活塞环在工作过程中的压力和温度变化。
3. 活塞环的安装和检修方法。
3.1 活塞环的安装要点。
3.1.1 安装前的准备工作。
3.1.2 活塞环的正确安装方法。
3.2 活塞环的检修方法。
3.2.1 活塞环故障的症状和原因分析。
3.2.2 活塞环的更换和维修方法。
三、教学方法：1. 讲授法：通过教师的讲解，向学生传授活塞环的相关知识，包括基本概念、结构和分类等。
2. 实验法：设计实际操作实验，让学生亲手操作活塞环的安装和检修，加深对活塞环工作原理的理解。
3. 讨论法：组织学生进行小组讨论，让学生通过交流和分享彼此的观点，加深对活塞环的理解和应用。
四、教学过程：1. 导入：通过提问或举例等方式引发学生对活塞环的兴趣，激发学习的动力。
2. 讲解活塞环的基本概念和分类。
3. 分组讨论活塞环的结构和工作原理，并展示讨论结果。
4. 进行活塞环安装实验，学生亲自操作活塞环的安装过程。
5. 进行活塞环检修实验，学生分组进行活塞环的更换和维修操作，并进行总结报告。
6. 对学生进行活塞环故障的案例分析，引导学生解决活塞环故障的方法。
活塞环设计制造
活塞环课题探讨背景及部分简介现代汽发动机具有更高的功率和更低的燃油耗，并进一步减少汽车交通对环境的负担，要求机功率越来越高，而放法规不断加严，并要求在降低维修成本的同时，延长发动机的使用寿命，这一切都对现代发动机的活塞环，特别是第一道压缩环，提出了越来越高的要求。
为此我们组对活塞环做了相应的资料收集研究，期待对此有所帮助。
汽油机和柴油机制造商都要花费更多的研发费用，零部件供应商在汽油机和柴油机活塞环具有重要功能特性的基础材料、耐磨性和结构等方面进行了深入的研究，为实现这些目标要求作出了重要的贡献。
活塞环的重要任务主要在于：·密封；·在确保耐烧蚀强度的同时具有良好的热传导性；·控制机油耗；·通过应用适合批量生产成本的材料、涂层、结构和生产工艺，限制磨损率，延长发动机的使用寿命。
确保功能的设计特点1.基本材料当今活塞环应用各种品质的铸铁材料和钢。
首先考察铸铁材料，按照用材料强度、延伸率、疲劳强度和耐磨性等指标表征的承载能力，可选用的铸造品质的全部范围见表1。
对于第一道压缩环应特别优先选用一种具有高抗弯强度和弹性模数的球墨铸铁，其基体为马氏体，以获得高的硬度，可使侧面具有较好的耐磨性。
第二道活塞环能应用无镀层环，开发了一种在调质热处理状态下呈现细化片状组织铸造品质的材料，通过生成铬、钒、锰和钨元素的特殊碳化物，以及马氏体基体组织，以获得良好的耐磨性。
而GOE 44可锻铸铁是一种在细化珠光体基体组织中有针对性地生成残余碳化物成分的材料，能将高抗切向力强度与良好的耐磨性结合起来。
由于对材料强度和疲劳强度以及良好耐磨性的要求越来越高，现在趋向于进一步优化球状石墨的生成，以便在静态（装配状态）和动态负荷下获得特别高的抗弯强度，同时用贝氏体基体组织来获得活塞环侧面和工作表面较低的磨损率。
由于汽油机和柴油机活塞结构高度降低，压缩环的轴向高度相应减小，特别是面对20MPa气缸爆发压力，对机械结构的要求越来越高，这一切都要求提高活塞环侧面的强度和耐磨性。
04第三章活塞环的设计
第三章活塞环的设计内燃机的性能与活塞环的设计息息相关。
目前世界上活塞环设计已进入标准化系列化时代。
3.1 活塞环的设计原则根据活塞环的作用和工作条件，活塞环的设计应满足如下要求：1 有适当的弹力，以利初始密封；2 有较高的机械强度和热稳定性好；3 易磨合且有足够的耐磨性和抗结胶能力；4 加工工艺简单，成本低廉。
活塞环设计采用弹性弯曲理论，综合考虑环装入活塞的张开应力和环在气缸中的工作应力。
根据这些应力的最佳比例和环材料的强度和弹性模量，实际环的自由状态开口距离为2.5～3.5倍的环径向厚度，环直径/径向厚度之比在22～34之间。
经长期设计经验之积累和广泛的发动机运转测试，得出了压缩环、油环和环槽设计参数的推荐范围，如表3-1～3-4所示的数据，给活塞环设计提供一个全面的指南。
表3-1 气环侧隙环直径间隙顶环第二和第三道环76~178mm ＞178~250mm ＞250~405 mm ＞405~600mm ＞600mm 0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.102/0.152 mm0.152/0.216 mm0.152/0.229 mm0.038/0.089 mm0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.127/0.191 mm0.127/0.203 mm表3-2 油环侧隙环直径间隙76~178 mm＞178~250 mm ＞250~405 mm ＞405~600 mm ＞600 mm0.038/0.089 mm0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.127/0.191 mm0.127/0.203 mm 表3-3 闭口间隙发动机型式单位缸径的闭口间隙水冷风冷及两冲程0.003/0.0040.004/0.005表3-4 侧面光洁度活塞环直径侧面光洁度CLA≤178 mm ＞178~405 mm ＞405~920 mm 最大0.4μm 最大0.8μm 最大1.6μm3.2 活塞环的设计要素活塞环的设计要素可以从材料、断面形状、表面处理等三个方面来进行分析、参数选择、方案对比。
活塞环技术
活塞环技术第一节活塞环的作用和工作条件 活塞环是内燃机中关键零件之一，安装在活塞的环槽上。
工作在发动机的心脏部位。
活塞环的完善与 否，直接影响发动机的性能，关系发动机的使用寿命。
一.活塞环的作用活塞环与活塞.汽缸套相互联系在一起, 组成发动机动力源组件。
.活塞环与活塞是保证发动机功率的 关键零件。
活塞环有气环与油环两种,其作用有以下四点; 1 保持密封 保持活塞与气缸壁之间的密封，控制漏气到最低限度，以提高发动机燃气作功的效率。
主要由气环承担。
2 调节滑油 发动机在高速运转时，活塞与活塞环均处于高压，高温的燃气中，进行高速滑动，一方 面不断提供滑油加以润滑， 一方面对附着于气缸壁上的滑油又要不断适当的刮落， 不使滑油进入燃烧 室，增大发动机油耗。
这就要求油环所起的控油作用。
3 导热 燃气产生的高热，通过活塞环传递给气缸壁，经由气缸壁散发出去，以保证气缸组件处于一 定的工作温度下，不致过热而损毁。
一般散出的热量可达活塞顶部受热量的 70%-80%。
4 支承作用 活塞略小于气缸内径，要保证活塞正常运动，防止活塞与气缸套直接接触，活塞环要支 承活塞。
总之，活塞环在内燃机中的作用，是与活塞配合的密封件，将燃料的化学能转变为机械能。
二.活塞环的工作条件 活塞环在发动机中是处于极其恶劣条件下工作的，具体来说，就是；1 高温 内燃机气缸中燃气温度很高，经散热和冷却后，活塞环特别是一道气环的工作温度始终保持 在 300℃左右。
2 高压 汽油机中能产生 30-40kg/cm2 的压力，柴油机中能产生 80-150kg/cm2 的压力，活塞环必须在 这样的高压条件下保持密封工作。
3 高速 现代汽油机最高转速为 11000 转/分，活塞环运动线速度为 11-16m/秒。
柴油机的最高转速为 4500 转/分，活塞环运动线速度为 10-14M/秒。
4 变负荷 活塞环在发动机中受燃气爆发力的冲击，活塞环在活塞环槽中上下运动，产生径向振动 和扭曲等交变应力。
活塞环教学设计方案
学生思考，并讨论
1.培养学生善于观察、分析、思考的意识养成
2.通过讨论分析引发学生自觉参与学习活动的积极性，激发学生探索意识的养成和提高。
5min
总结：
各环的开口方向要均匀错开，形成“迷宫式”，有效提高气缸的密封性。例如：三道环开口呈120°。
学生作出相应的改正,并对安装过程进行自我评价
教学意图
时间
复习提问
1、活塞的作用？
2、活塞的组成？
回答问题
巩固上节课知识
3min
导入新课
教师手拿一活塞连杆组：上节课我们讲了活塞的结构和作用，大家有没有发现我手上拿的这个活塞它的顶部有三道环，这三道环在这里起什么作用了？
思考并回答
激发学生学习兴趣。
2min
提问部分学生思考的结果
发言：试着说说自己的理解活塞环的作用
突破难点
课堂
提升
教师组织各组代表竞赛，并点评竞赛结果。
增加学生的竞争意识，调动学生学习的积极性，增强学习效果
3min
作业
1′
谈谈今日操作体验。
复习今日所学，巩固加深，增强学生自学能力。
2′
预习活塞环三隙及测量
利用教材和网络资源，查找评价】
学生自评（80&）：能帮助学生自主地对学习进展进行持续的评价和不断的调控，是学习者必备素质，具有重要的实践意义；
那么怎么解决这个问题了？
学生再次看看活塞环的结构和位置，再次思考
对学生进行引导，激发学生的探究精神和思维能力，一步步得出结论
5min
总结出活塞环的作用
认真听讲，对比下自己刚才的分析对不对
让学生总结自己的思维方式，培养分析问题的能力
活塞环的设计
活塞环的设计
一、活塞环分为气环和油环两种。
活塞环的主要作用是：密封气体；均匀分布气缸壁上的润滑油，并防止润滑油窜入燃烧室；导出活塞上的热量；支撑活塞，防止活塞与气缸直接接触。
二、活塞环漏气通路：
1、切口处漏气；
2、侧面漏气；
3、外圆面漏气；
4、活塞环颤振。
三、活塞环结构：
1、锥面环：斜角20-1030，一环20-10，二环10-1030；
2、桶面环：
四、活塞环设计参数的选择
1、平均径向压力
平均径向压力取决与活塞环与气缸的材料，环的高度及环的位置。
活塞环的温度与气缸壁的温度越低，环的融化条件越好，平均径向压力越大；环高越大，平均径向压力于低。
气环p0=0.15-0.20MPa;
整体铸铁油环：0.40-0.50MPa;
钢片组合油环：1.0-1.5MPa。
提高平均径向压力可以改善密封性能和降低油耗；但同时导致摩擦损失增加和磨损加剧。
2、活塞环高度
3、径向厚度t与自由开口
D/t=20-25
灰铸铁环：S0/T=0.13-0.14；
球墨铸铁环：S0/T=0.08-0.10
4、装配间隙
缸径25-50时为0.15-0.35；缸径50-75时为0.20-0.45。
活塞设计
第1章活塞组的设计1.1活塞的设计活塞组包括活塞、活塞销和活塞环等在气缸里作往复运动的零件，它们是发动机中工作条件最严酷的组件。
并在很高的机械负荷下高速滑动，同时润滑不良，这决定了它们遭受强烈的磨损，并且可能产生滑动表面的拉毛、烧伤等故障。
发动机的工作可靠性与使用耐久性，在很大程度上与活塞组的工作情况有关。
1.1.1活塞的工作条件1、活塞的热负荷活塞在气缸内工作时，活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气的最高温度可达C2000。
因而活塞顶的温度也很高。
活塞不仅温度高，而且温度~C︒︒2500分布不均匀，各点间有很大的温度梯度，这就成为热应力的根源，正是这些热应力对活塞顶部表面发生的开裂起了重要作用，热负荷是发动机强化的一个主要问题。
2、冲击性的活塞的机械负荷活塞承受的机械载荷包括1）周期变化的气体压力，气压力造成的的活塞机械负荷很大，它使活塞各部分产生机械应力和变形，严重时会使活塞销座从内侧开始纵向开裂、第一环岸断裂等。
2）往复惯性力以及由此产生的侧向作用力。
在机械载荷的作用下，活塞各部位了各种不同的应力：活塞顶部动态弯曲应力；活塞销座承受拉压及弯曲应力；环岸承受弯曲及剪应力。
此外，在环槽及裙部还有较大的磨损。
为适应机械负荷，设计活塞时要求各处有合适的壁厚和合理的形状，即在保证足够的强度、刚度前提下，结构要尽量简单、轻巧，截面变化处的过渡要圆滑，以减少应力集中。
3、高速滑动磨损强烈发动机在工作中所产生的侧向作用力是较大的，特别在短连杆内燃机中其侧向力更大。
随着活塞在气缸中的高速往复运动，活塞组与气缸表面之间会产生强烈摩擦，由于此处润滑条件较差，磨损情况比较严重。
4、交变的侧压力由于活塞上下行程时活塞要改变压力面，因此侧向力是不断变化的，这就造成了活塞在工作时承受交变的载荷，因些产生如下的工作后果：1）造成侧向拍击，引起机体振动，产生机体表面辐射噪声。
2）由于润滑不良使摩擦磨损较大。
3）使裙部产生变形，垂直销轴方向压扁，销轴方向变长。
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第三章活塞环的设计内燃机的性能与活塞环的设计息息相关。
目前世界上活塞环设计已进入标准化系列化时代。
3.1 活塞环的设计原则根据活塞环的作用和工作条件，活塞环的设计应满足如下要求：1 有适当的弹力，以利初始密封；2 有较高的机械强度和热稳定性好；3 易磨合且有足够的耐磨性和抗结胶能力；4 加工工艺简单，成本低廉。
活塞环设计采用弹性弯曲理论，综合考虑环装入活塞的张开应力和环在气缸中的工作应力。
根据这些应力的最佳比例和环材料的强度和弹性模量，实际环的自由状态开口距离为2.5～3.5倍的环径向厚度，环直径/径向厚度之比在22～34之间。
经长期设计经验之积累和广泛的发动机运转测试，得出了压缩环、油环和环槽设计参数的推荐范围，如表3-1～3-4所示的数据，给活塞环设计提供一个全面的指南。
表3-1 气环侧隙环直径间隙顶环第二和第三道环76~178mm ＞178~250mm ＞250~405 mm ＞405~600mm ＞600mm 0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.102/0.152 mm0.152/0.216 mm0.152/0.229 mm0.038/0.089 mm0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.127/0.191 mm0.127/0.203 mm表3-2 油环侧隙环直径间隙76~178 mm＞178~250 mm ＞250~405 mm ＞405~600 mm ＞600 mm0.038/0.089 mm0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.127/0.191 mm0.127/0.203 mm 表3-3 闭口间隙发动机型式单位缸径的闭口间隙水冷风冷及两冲程0.003/0.0040.004/0.005表3-4 侧面光洁度活塞环直径侧面光洁度CLA≤178 mm ＞178~405 mm ＞405~920 mm 最大0.4μm 最大0.8μm 最大1.6μm3.2 活塞环的设计要素活塞环的设计要素可以从材料、断面形状、表面处理等三个方面来进行分析、参数选择、方案对比。
3.2.1 活塞环的断面形状活塞环断面形状的设计是活塞环结构设计的重要组成部分。
活塞环的断面形状应能满足密封性好、迅速磨合、刮油能力强的要求。
断面形状设计从传统的简单确定经纬尺寸，发展到根据不同位置、不同环别以及该环所期望侧重的功能等综合选择断面形状。
气环常用的主要断面形状有矩形、梯形、锥面形、扭曲形和桶面形等。
（详见1.2）油环常用的主要断面形状有外阶梯形、鼻形、内撑弹簧形等。
现就内撑弹簧组合油环体断面有关结构参数作一简述。
1 径向厚度（环体径向厚度）由于环体径向厚度不受弹力的约束，为了减小环的安装和工作应力，并提高环的顺应性，径向厚度取3～5mm为宜。
2刮油边高度定义油环外圆面与缸壁接触的轴向高度当平均径向压力确定后，刮油边高度和切向弹力成正比，根据实践经验，环高＜4mm刮油边高度按0.5±0.1mm；环高＞4mm，刮油边高度按0.6±0.1mm为宜。
3集油槽深度和槽底壁厚为保证环体本身有足够强度，又有足够的存油，并满足回油畅通的要求对集油槽深度和槽底壁厚有一定的设计范围，根据环磨损达到最大允许值时，开口间隙允许增大2～2.5mm,则半径方向的磨损量为0.30～0.40。
据有关资料介绍，环磨损达到极限值时，油槽半径方向最小间隙为0.20mm，因此，集油槽深度为0.7～0.8mm个别可达0.9mm，槽底壁厚一般按1.5～2mm设计，具体尺寸由组合径向厚度和弹簧外径而定。
4回油孔高度和长度孔数回油孔高度理论上要求在满足环的机械强度的基础上，有足够的机油通道即可，但还必须满足工艺上的要求，一般选用0.8、1.0、1.2、1.5。
孔数按GB/T1149.7—94规定选用或产品图纸要求。
5内槽圆弧半径内槽圆弧半径一般比内撑体外径大0.1～0.15mm，圆弧形状为Ｕ形。
3.2.2 活塞环的切口形状活塞环的切口形状主要有三种：直切口、斜切口和搭叠式切口（见图3-1）。
活塞环安装时应使各种切口相互错开以减少漏气量。
图3-1 切口形状（a）直切口；（b）和（c）斜切口；（d）搭叠式切口加工简单，得到广泛应用。
2 斜切口与直切口相比，其实际间隙比较小，这样气体泄漏通道也相应变小了。
切口斜角一般在30º～60º之间，通常以45º居多，也得到广泛应用。
3 搭叠式切口密封效果好，气体通过曲折的通道能够把泄漏减至最低限度。
但环加工困难，安装环时由于切口张开度大，故安装应力大，易于折断。
一般用于低速大型柴油机。
3.2.3 活塞环的表面处理活塞环的表面处理在现代活塞环技术中占有很大的比重，回顾活塞环的表面处理技术的发展过程，实际上是一个从易到难，从简单到复杂，从单一性能到综合性能的演变过程。
活塞环表面复层的方法很多，可归纳为二大类：1以改善环的初期磨合性能，提高耐蚀性为目的的，称磨合型，如四氧化三铁（F3O4）、磷酸盐、锡等；2以延长活塞环寿命为目的的，称耐磨型，主要是铬、钼等。
对于高负荷、高速发动机主要是第二类。
活塞环表面处理种类很多，常用的有：1磷化处理磷化是指在活塞环表面通过磷酸盐处理，生成多孔性的磷酸锰（或锌）和磷酸铁的柔软薄膜。
具有耐腐蚀和提高初期磨合性能。
薄膜厚度视需要可为0.004～0.03mm。
2 硫化处理硫化是指用渗硫的方法在活塞表面生成一层硫化铁和氮化铁，具有防止熔敷磨损和提高初期磨合性能，一般用在直径较大的活塞环上。
3喷钼由于镀铬环的耐熔着性能不能满足发动机日益强化的需要，一种新的复层——喷钼，发展起来。
喷钼是利用喷鎗将纯金属钼丝熔化后喷成极细的钼粒，喷涂在予先开有凹槽的活塞环工作表面上。
其特点有：（1）耐熔着性能喷钼环始终具有良好的耐熔着性能，例如车辆行驶20万公里，喷钼环仍毫无故障，而镀铬环已出现严重的熔着现象。
（2）耐磨料磨损性能喷钼层特别具有多孔性，能获得良好的润滑条件，喷钼层中的质点硬度较高。
但喷钼环和镀铬环的耐磨损性能，孰优孰劣？要看特定的使用和试验条件、工艺条件等。
一般有这样一种倾向，即在以磨料磨损为主要磨损的情况下，以采用镀铬环为佳，在可能产生熔着的情况下采用喷钼环为宜。
但是，在强化发动机中实际发生的磨损中一般以熔着磨损最大，而熔着磨损产生的碎屑又会引起磨料磨损，就这种磨料磨损而言，喷钼环仍优于镀铬环。
（3）耐腐蚀性能喷钼环有足够的耐蚀性，比镀铬环略好一些。
（4）磨合性与密封性由于钼环的多孔结构（可贮油和脆性），它的磨合性能较镀铬环好，使摩擦损失减少；同时，其贮油特性有利于密封。
喷钼层的厚度，据资料介绍，喷钼压缩环钼层厚度一般为0.10～0.20 mm，最小可用0.05 mm，对于重载发动机可取0.15～0.30 mm。
氧化处理是指在活塞表面不完全氧化，生成四氧化三铁薄膜，具有耐腐蚀、抗咬合和提高初期磨合性能。
5 镀锡处理镀锡主要是改善初期磨合性能，缩短磨合时间，最近还有对镀铬环表面再镀锡的做法。
既可改善初期磨合性，又耐磨提高环的使用寿命。
6 氮化处理氮化是指在活塞环的表面渗氮，生成氮化铁硬化层，具有较好的耐腐蚀性和耐磨性。
7 镀铬处理随着发动机不断强化，对活塞环耐磨性要求提高，镀铬环的使用也随之增多，镀铬技术也不断创新，如刷镀技术、旋转镀铬技术、长筒镀铬技术、高低液槽位镀铬循环和周期换向电镀技术等得以发展。
镀铬环对提高活塞环耐磨性是一项很有效的措施，其原因一般认为是： （1）镀铬层硬度比铸铁高，达HV850～950，能抵制磨料磨损；（2）熔点比铸铁高，前者为1770℃，后者为1230℃，因此，与铸铁相比，有利于抵制熔着磨损；（3）有极好的的耐蚀性；（4）良好的镀铬表面能储存小量的滑油，例如表面造成沟纹或多孔组织。
此外，它与本体材料的附着力较大，导热系数好以致能成功地与铸铁或钢质缸套相配（但不能与镀铬缸套相配），镀铬层厚度，随用途而异。
在加工方面，有资料表明：（1）镀铬环要经过研磨或珩磨，否则将导致很严重的后果；（2）使用镀铬环时气缸的光洁度很重要，为有良好的磨合，缸套宜粗糙些，如20～40微吋（均方根值）。
8 喷涂耐磨材料喷涂耐磨材料是活塞环表面处理的新技术，其中等离子喷涂更处于发展阶段，喷涂层具有多孔性和比铬更高的熔点，具有更好的抗咬合性能。
耐磨材料有钼、陶瓷材料、金属碳化物等。
其中尤以喷钼采用较多，还出现镀铬表面再喷钼的方法，显示出喷涂耐磨材料发展的前景广阔。
活塞环表面处理技术的长足进步和广泛应用势将继续下去，如活塞环表面多元素的复合镀，有机高分子材料的复合涂层技术等正在试验发展中。
3.3 活塞环的结构尺寸 3.3.1.径向厚度 a 11—汽车拖拉机发动机 2—强化发动机 图 3-3 活塞环 d 1/a 1的推荐值图 3-2 活塞环d 1/a 1变化曲线 d 1/a 1 d 1/a 1d 1d 1 mm ）径向厚度指环内、外圆之间的径向距离。
一般由缸径和活塞环槽底深度而定，此参数的大小直接影响活塞环的弹力、应力以及内燃机的性能。
总的说径向厚度α1小，则平均弹力就小，散热比较困难，显然对高速发动机是不利的。
近来，随发动机的高速化，环的径向厚度趋向于加大，对改善活塞传热，提高环的弹力、刚度是有利的，但若径向厚度过大，工作和安装时应力大，易折断，同时对气缸横向变形的适应性较差。
因此规定缸径d 1与径向厚度α1的比值应在一定的范围内，一般d 1/α1=22～28。
（图3-2、3-3）汽油机环宜取小，柴油机环宜取大。
3.3.2 环高 h 1环高是环两端面沿其轴线方向的最大公称尺寸。
活塞环的高度不宜过高，因为：1 能较好地适应气缸的不均匀磨损和变形，可以避免棱缘集中负荷，从而提高环的抗粘着能力（见图3-4））；2 使活塞组往复质量和结构尺寸减少，活塞环槽磨损减少；3 使环背和环槽间的空间变小，环背压力容易建立起来，提高了二次密封效能；4 发动机摩擦功率损失小，气缸套的磨损将显著下降；5 磨合快。
事物都是一分为二。
环高过小， 将使活塞工作稳定性变差，从而可能引 起活塞环与气缸壁之间表面接触应力集 中，破坏缸壁油膜导致拉缸的可能。
还 可能导致磨料磨损增加（见图3-5）易 于折断、散热能力差等。
这些都是要在 设计时加以权衡的。
但是，对于高速发动机而言，减 少环高是活塞环发展的总趋势，存在问 题可以从材料及表面处理，结构设计等 方面努力克服的。
对于小功率柴油机， 一般气环环高 h 1 = 2～4mm ，近来还出 现环高 h 1 =1.5mm 的实例。
3.4 活塞环组合活塞环的组合，在强化发动机中特别重要，一般要求是：1 第一环要加倍强化，因为它工作条件最差，对窜气、窜油均有重大影响。