1.Силы
К силам, действующим на поршневые кольца, относятся давление газа, собственная сила упругости кольца, инерция возвратно-поступательного движения кольца, трение между кольцом и цилиндром и кольцевой канавкой и т. д., как показано на рисунке. Под действием этих сил кольцо будет производить основные движения, такие как осевое, радиальное и вращательное движение. Кроме того, из-за своих характеристик движения поршневое кольцо сопровождается неравномерным движением, и неизбежно возникнет подвеска и осевая вибрация, вызванная осевым неравномерным движением, радиальным неравномерным движением и вибрацией, скручивающим движением и т. д. Эти неравномерные движения часто мешают поршневому кольцу играть свою роль. При проектировании поршневого кольца необходимо дать полный ход благоприятному движению и контролировать неблагоприятную сторону.
2. Теплопроводность
Высокое тепло, выделяемое при сгорании, передается на стенку цилиндра через поршневое кольцо, поэтому оно может играть роль в охлаждении поршня. Тепло, рассеиваемое от поршневого кольца к стенке цилиндра, обычно может достигать 30–40 % тепла, передаваемого верхней частью поршня.
3. Герметичность
Первая функция поршневого кольца — поддерживать уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра и сводить к минимуму утечку воздуха. Эту функцию в основном берет на себя газовое кольцо, то есть при любых условиях работы двигателя утечки сжатого воздуха и газа должны быть сведены к минимуму для повышения термического КПД; предотвратить застревание цилиндра и поршня или цилиндра и кольца из-за утечки; предотвратить отказы, вызванные порчей смазочного масла и т. д.
4. Контроль масла
Вторая функция поршневого кольца — правильно соскабливать смазочное масло, прилипшее к стенке цилиндра, и поддерживать нормальный расход масла. При подаче слишком большого количества смазочного масла оно будет засасываться в камеру сгорания, увеличивая расход масла, а нагар, образующийся при сгорании, очень плохо скажется на работе двигателя.
5. Поддержка
Поскольку поршень немного меньше внутреннего диаметра цилиндра, при отсутствии поршневого кольца поршень будет неустойчив в цилиндре и не сможет свободно перемещаться. В то же время кольцо должно также препятствовать прямому контакту поршня с цилиндром и играть опорную роль. Поэтому поршневое кольцо движется вверх и вниз в цилиндре, а его поверхность скольжения полностью поддерживается кольцом.
