对于!
!
"#$%"##!"#$!&#，#’"#$!%&
从中间一段(
!
)!来看
$*+
,
"’%!&"’-./（0#12!）
同确定$
3,
的方法同样。
因为!"4#1，所以
$*+
,
"’%!&"’-./’#1
和$
+,"$5+
,
6$*+
,
"#$&4"’7%!6’$!&"’-./’#1
其次是确定$!
)8，,
。从图92!#也可得
$!)8，
,"’$)8:;-9#1"’
%!6%’
’
&’:;-9#1公斤
’
。把所得数据代式（92!!）得：
’%
3"!&-./"
’"
’%!&"’-./’#16#$&4"’&%!6（%!6%’）&’:;-9#1
所有计算"都取!’#1。
从上式可以确定作用在环外表面上的单位压力
%3"#$%（%!6%’）6"’
"!
（#$9’’$
!
2#$%%’）（公斤力<；厘米’）（92!4）
现进行危险断面()上所承受弯矩的计算，为此，须求出作用其上所有力的力矩和。譬如，相对于)点，把()轴左边所有力矩都叠加起来（图92!#=），其总和在>
!
(!段上
以符号)
!表示，在(
!
)!段上以)’表示，由$)8所形成的力矩以)’表示。这样，在
)断面上的弯矩
)")!6)’6)9（92!%）显然，微力矩
*)!"（*$
3
2*$5+）!!（92!0）
式中，!
!为力*$
3
和*$5
+
相对于)点的力臂长（参见图92!#@）。
把式（92!’）和（92!9），代入式（92!0），可写成
*)!"（%
3
"!&*#2%!"’&"#!*#）"#-./（0#12#）
而)
!
"#!#*)!
·
!
%
&
·
w w
w .
b z f x w
.
c o m
最后得
!!""##!$#$
!!
$%&’
（($)*!）*"!#+$#$
!
""
!!
$
"!%&’（($)*!）%!在第二积分式里，当""$,-时，
前已算出&+"
!$,-
$"!%&’
（($)*!）"$,++.
!
$,-
$
%&’（($)*!）"%&’（!/0$)）$,-".$
11$
"%&’-$)*%&’.$)"$,..$。
所以，!!"$,..$"##!$#$
*$,+(-"!#+$#$
（公斤力·厘米）式中，$,++."
$,-"$,+(-。
求微分力矩%!+的过程与求%!!一样。在2!3!段上，"4"常数""!。
%!+"（%’，*%’54）(+
应从62!开始算起（见图0*!$7）。(+"#$%&’
（+$)*!）；%!+"（"$#!$%!*"!#+$%!）
#$%&’（+$)*!）；!+"
!+$)$
%!+
；
!+"（"##!*"!#+）$#$
!+$)
$
%&’
（+$)*!）%!，式中
!
+$)
$
%&’（+$)*!）%!"%&’
（!/-$)）+$)
11$
"%&’8$)*%&’-$)"$,$(。所以，!+"$,$($#$（"##!*"!#+）（公斤力·厘米）。!0可以由下述方法求出
!0"’39(0
（公斤力·厘米）；(0"#$*#$7:%($)；
!0"*
"!/"+
+
$（#!*#+）#$（!*7:%($)）·
+;-·
!"!#$!%
%
"（##"#%）#&’&()（公斤力·厘米）。
式前取负号是因为力矩是顺时针方向。
把$
#，$
%
，$
*
都代入式（*"#)）得
$!$#$$%$$*!&(++&!
,
##"#&"&(%-.!##%"#&
$&(&-"#&!###"&(&-"#&!##%
$
!#$!%
+
"（##"#%）#&
（公斤力·厘米）
进一步简化为：
$!#&"〔&(++-!
,
##"&(%.*!##%"&(%)（!#$!%）·（##"#%）〕（公斤力·厘米）活塞环瓣所承受的弯曲应力 !!$ %
对于长方形断面，%!"&%
-
，代入上式得
!!-#&〔&(++-!
,
##"&(%.*!##%"&(%)（!#$!%）（##"#%）〕
&%
（公斤力/厘米%）（*"#.）
!，根据式（*"#+）来计算。
应当记住，这个公式仅在活塞环分为三瓣的情况下即"!#%&0，且’
#
!&(.#&的情况下是正确的。在其它情况下方括号里的系数将有所变化，但也不准求出。
式（*"#.）中没有高度"，这说明弯曲应力与环的高度无关。石墨环" &
!&(12#(&
为最好，在"
&
3&(-时，环容易破断。
式（*"#.）给出了平均应力值。在弯曲的影响下，环的外表面将处于拉伸状态，而内层则处于压缩状态。石墨材料抗拉性能不好，但却能很好地工作在压缩状态下。所以环瓣强度在内层基本上保证了要求。
!,4!!#&
#%
（公斤力/厘米%）（*"#1）
式中，!
,4
为弯曲引起的压应力。
除由弯曲引起的医应力外，环瓣还受到正常压应力!
4,，5
（活塞环槽里介质的压力）。
·
*
)
.
·
w w
w .
b z f x w
.c o m
这些应力的总和等于介质在槽内的单位压力
!!"，#$!%（公斤力
&厘米’）（()*+）
在环瓣上承受的最大应力为
!,-.$!!"/!!"，#
（()’0）
因为碳石墨材料属于脆性材料，所以在计算由碳石墨材料制成的零件的强度时，应
采用第一强度理论。按照这个理论，破断从最大正应力处开始。
石墨环能够使用的条件（指强度方面）是，石墨环工作时所承受的最大压缩应力应小于这种碳石墨材料所允许的抗压强度。
活塞环槽里的压力"%与活塞环所处状态有关，即随活塞在缸里的工作程序而变化。当间隙"#
（环与增之间的间隙）为某些数值以及在最大转数（超过*000转&分）的情况下，活塞环槽里的压力"%来不及降到缸里的压力"*。这样，在环与槽壁的间隙里就能产生某种程度的介质压力的储备。在这种情况下，活塞行程的各别区段上压力"%有可
能和"*相等，甚至超过它。
压力"%的储备现象对碳石墨环的强度有很大影响。在发动机和其他各种机械设备的活塞里，缸里的压力在转一转的过程中，严格按照一定规律变化。若在压力"%无储备的情况下，当缸里的压力按照一定规律变化时，活塞环在全部工作时间里将经受周期性交变载荷的作用。在这种情况下，考虑到由于周期性交变载荷的影响而使强度有所降
低。故确定应力应引用一个系数$。
在恒定载荷的情况下，对碳石墨活塞环的工作条件是有利的，并能提高其负载能力。
另外，当活塞环槽里的压力稳定时，也有利于提高它的密封性，降低其漏损。所以沟槽里
的间隙"#应根据如下观点来选择，即应保证压力"%有一定时储备，以稳定活塞环所承受的压力。
根据式（()*1）
、（()*2）和（()’0），最大应力为：!,-.$
3%’
0〔04553"!%*)04’1("*%’)04’6（"*/"’）&〕%’&
’
/"{
}
*$（公斤力&厘米’）（()’*）
〔例〕已知%$6厘米，%*$643厘米，
%’$545厘米，&$*4’厘米，’$(，缸里的压力"*$2公斤力&厘米’。求压缩机第一级活塞环危险断面上的总应力。
〔解〕设"%$"*，"’$6公斤，(*$041%。按式（()*5）得·
561·
!!"#$%（&’%）’($(
%$)
（#$*++,&-+$%）
")$%)（公斤力.厘米+）在压缩机的转数""/+##转.分时，可取#"/。此时危险断面上所承受的最大应力为
!012"),%+〔#$((),)$%),%$)-#$+3*,&,($(-/*,/$+,#$+%〕
($(,/$++
’&
"3&公斤力.厘米+。
第二环与第三环危险断面上所承受的应力将随着沟槽里压力$
4
的降低而减少。
如果某种浸渍石墨活塞环的极限强度为3##公斤力.厘米+时，那么安全系数为
安全系数"3##
3&"
5$#。
可见，浸渍石墨在这种情况下具有足够强度。
强度计算应从高压力方面第一环算起$因为这一级环承受最大载荷与最大应力。如果经计算第一级环强度已够，其他环就不必再算。
碳石墨活塞环的磨损主要产生在它的外表面以及它同缸体接触的地方。其他地方的磨损与工作表面的磨损相比很小。环里面的磨损仅是由于工作介质腐蚀的结果。所以在评价活塞环磨损的程度，基本上
以环的厚度%在径向上的变化（见图*-3）为依据。同时，沿活塞环瓣周边上的磨损也是不均匀的。所以在评价碳石墨活塞环的磨损时最好用它的平均径向值和工作时间，这样可求出平均单位磨损值"&.小时。
除了径向磨损以外，还有重力磨损。这种磨损在开始使用时和运转一个阶段以后不同。这种磨损使它本身变薄。重力磨损也与运转时间有关，即"’微克6小时。
磨损的绝对值"&和"’不可能真正说明活塞环的磨损情况，因为它们开始使用时的尺寸和重量都不一样。在这种情况下采用相对磨损值较合理
"&相对""&
%,
/##7；"’相对""’
(,
/##7
式中，(为活塞环开始工作时的重量。
碳石墨活塞环的磨损是很多可变因素的函数。在一般情况下磨损方程式可写成：
"&")（"!，#*，#，+，$8，!!，,）
·
%
%
3
·
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