04第三章活塞环的设计.docx

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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

＞250~405mm

＞405~600mm

＞600mm

0.064/0.114mm

0.076/0.127mm

0.102/0.152mm

0.152/0.216mm

0.152/0.229mm

0.038/0.089mm

0.064/0.114mm

0.076/0.127mm

0.127/0.191mm

0.127/0.203mm

表3-2油环侧隙

环直径

间隙

76~178mm

＞178~250mm

＞250~405mm

＞405~600mm

＞600mm

0.038/0.089mm

0.064/0.114mm

0.076/0.127mm

0.127/0.191mm

0.127/0.203mm

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

0.003/0.004

0.004/0.005

表3-4侧面光洁度

活塞环直径

侧面光洁度CLA

≤178mm

＞178~405mm

＞405~920mm

最大0.4μm

最大0.8μm

最大1.6μm

3.2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

1直切口

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0.10～0.20mm，最小可用0.05mm，对于重载发动机可取0.15～0.30mm。

4氧化处理

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a1

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d1与径向厚度α1的比值应在一定的范围内，一般d1/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h1

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。

图3-4环高与抗粘着能力关系

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h1=2～4mm，近来还出

现环高h1=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。

第一环要求避免发生逆倒角的情况。

2中间环的情况在二冲程和四冲程柴油机中是不同的。

二冲程柴油机的第二环，甚至全部压缩环与第一环都是相似的。

这是因为二冲程的活塞环经过气口时，工作条件不利。

四冲程柴油机的第二环的工作条件不很厉害，尺寸多较第一环薄一些。

在高速发动机上主要还是防窜油的作用，端面要求贴合承压，为此，多要求扭曲环，对高增压高平均有效压力的发动机上，第二环有采用高强度材料的趋向。

3在高速发动机中由于要缩短活塞长度，油环一般趋向于用一个，此时强化油环结构是有必要的。

4在目前强化发动机中不论油环、或压缩环，均要起密封和刮油双重作用，所以在组合时要考虑它们之间的配合。

3.4.1.活塞环数目

不同结构和功能的活塞环通过适当的结合，安装在活塞各环槽内，以适应不同的用途。

活塞环数目实际上是按照发动机的型式，缸径大小和转速高低等不同情况来确定。

就内燃机而言，汽车发动机以三环组结构为主，农用柴油机以三环或四环结构为主，摩托车二冲程发动机以两环结构，四冲程为三环结构，中速发动机一般采用四道环。

从发展而言，以三环结构为主要方向，也就是流行结构“一桶二锥三内撑”。

2.4.2.环的安排

四冲程发动机，有压缩环（气环）和油环。

绝大多数都放在活塞销座以上的位置，压缩环在上，油环在下。

有时为了加强刮油效果，也常把一个油环放在活塞销座以下的裙部上。

二冲程发动机，小型曲轴箱扫气的发动机不设油环，仅有气环。

因为这种发动机利用曲轴箱扫气，曲轴箱内不能储存机油，否则会把机油带进燃烧室内。

它的润滑方式是在燃料中加入一定比例的机油，含有机油油雾的可燃混合气进入燃烧室后，机油就进到各摩擦表面。

中高速柴油机，活塞销以上没有油环，而是设在下裙部，低速大型柴油机则不用油环，机油用专门的油管输至各摩擦表面。

3.4.3.环肩厚度和气缸间的间隙

环肩（岸）厚度：

在铝合金活塞中大都和环的高度相等；

在铸铁或钢活塞中取1～1.2mm

高速发动机通常为3～5mm。

为保证活塞环槽间隙壁的静力强度和疲

劳强度，环肩槽根部的圆角半径R2不应小于

0.4～0.5mm。

活塞环槽隔壁的外圆边沿圆角

R1=0.2～0.3mm。

活塞环背上必须制出倒角

（1.2～0.4）mm×45º（图3-6），以保证和环

槽的正确配合。

活塞裙部和气缸之间有一定的间隙，使活

塞裙部在活塞膨胀后正好与缸壁接触，而

又不发生抱缸。

设计时通常与裙部侧面表面形状设计

图3-6活塞环肩处的圆角

一起考虑，把裙部作成圆柱形，圆锥

形等不同形状和尺寸。

3.4.4.环槽和环槽护圈

1环槽

图3-7是环槽结构示意图。

（1）环和环槽的背面间隙计算

气环有效背隙=0.003d1+0.25（mm）

油环有效背隙=0.003d1+0.75（mm）

油气环具有双重作用，通常按气环选用背隙。

（2）活塞环槽直径计算

⑴气环

槽底直径=d1-（2α1+0.006d1+0.50）

（mm）

⑵油环

槽底直径=d1-（2α1+0.006d1+1.50）

（mm）

式中α1—活塞环径向厚度，mm

d1—气缸直径或环的公称直径，mm。

图3-7环槽结构示意图

（3）最小侧面间隙（表3-5）

表3-5最小侧面间隙mm

气环的最小侧面间隙

气缸基本直径d1

点燃式内燃机

压燃式内燃机

第一环槽

下部环槽

第一环槽

下部环槽

≤100

100～174

174～200

0.040

0.065

—

0.040

0.040

—

0.065

0.065

0.075

0.040

0.040

0.065

油环的最小侧面间隙

气缸基本直径d1

点燃式内燃机

压燃式内燃机

≤100

100～174

174～200

0.040

0.040

—

0.040

0.040

0.065

注：

刮环具有双重作用，通常按气环选用侧面间隙

（4）端面间隙

在同一台发动机上，由于各处温度不同，各道环与环槽的端面间隙是不相同的，一般靠近燃烧室的环（第一道环），温度较高，其值应取大一些。

表3-6

活塞环直径（mm）

端面间隙（mm）

70＜d1≤178

178＜d1≤250

250＜d1≤405

405＜d1≤600

600＜d1

0.064～0.114*（0.038～0.089）

0.076～0.127*（0.064～0.114）

0.102～0.152*（0.076～0.127）

0.152～0.216*（0.127～0.191）

0.152～0.229*（0.127～0.203）

注：

*为气环第一环间隙，第二、三、四环间隙与油环相同。

括号内数字为油环间隙。

2活塞环槽护圈

铝合金活塞的环槽，特别是第一环

槽，由于承受高温高压气体的作用，其

材料硬度显著降低，变得不耐磨。

为了

提高环槽的耐磨性，可在第一环槽（有

时包括第二环槽）上镶嵌上各种形状的

耐热护圈。

图3-8是国外的一些护圈结

构，其中（c）的结构还同时保护了球

型燃烧室最容易出现裂纹的喉口部分；

（d）的结构还同时保护了活塞顶面的一

部分，顶部与环槽两部分用三条筋相连。

为了避免环槽镶圈在运动时发生松动，以及防止中间产生龟裂、剥落，要求使用热膨胀系数与合金相近的材料。

一般采用镍奥氏体铸铁或锰奥氏体铸铁。

环槽护圈大部分都用于铸铝活塞中。

通常应用A1-Fin法的结合工艺，其工艺过程是：

将环槽护圈喷丸、清洗、去油迹锈斑及烘干后，放入加热铝槽中渗铝，渗铝厚度约为0.001～0.005mm，然后放在铝活塞铸模中与铝活塞一起浇铸。

预先渗铝，使护圈和活塞材料依靠互相扩散形成金属分子结合（中间层系多种化合物，其主体为FeAl3，中间层厚度约为0.02～0.03mm），防止两种金属接合面剥离。

环槽经加工形成。

环槽护圈的截面形状一般为梯形，使铝合金冷却时沿径向收缩，以卡紧护圈。

采用铸铝活塞的强化柴油机，也可以采用护圈，但需将护圈表面做得粗糙，形成许多坑，以使活塞在铝合金和护圈之间形成牢固的机械结合。

缸径大于100mm的高速柴油机已被广泛采用，环槽寿命可提高3～10倍。

3.5活塞环的计算

3.5.1.径向压力P

活塞环在自由状态下不是圆形，其曲率半径沿环周各点是变化的，且大于气缸半径，只有当装入气缸后方成为正圆形。

环装入气缸前的形状称为自由状态，环的自由状态决定环装入气缸后的径向压力分布。

径向压力分布大致可分为：

均匀分布（等压环）、梨形分布（高点环）和苹果型分布（低点环）三种。

1等压环

等压环从自由状态变到工作状态后，沿环周的径向压力是均匀分布，即P0=const。

等压环由于使用后磨损等原因，环周压力分布恶化，在开口处的径向压力急剧下降，所以使用寿命短，一般使用于二冲程中速发动机。

2高点环

高点环开口处的径向压力P高于平均径向压力P0，P：

P0可达3：

1。

能提高环开口端的减震能力，耐磨性和气密封好。

现代高速四冲程柴油机和汽车发动机广泛应用高点环。

3低点环

低点环主要用于二冲程柴油机和大型柴油机，开口处的径向压力低于平均径向压力，以防止环端跳入气口使环折断，或者是为了矫正热变形的影响，以保证均匀贴合。

3.5.2.工作状态下活塞环的闭口间隙S1

闭口间隙一般按GB/T1149选取，或按产品图纸要求而定，但最小间隙必须大于下式计算值。

S1=πd1αΔt（mm）

式中：

d1—缸径，mm；

α—热膨胀系数，合金铸铁按α=1.1×10—5/℃；

Δt—温差，气环为100℃，油环为80℃

3.5.3.切向弹力Ft

切向弹力是在环的切口处径向厚度中点上沿切线方向施加力，使环从自由开口尺寸压缩到闭口间隙时所需的力。

尺寸系列的切向弹力值仅适用于平均弹性模量E=100000N/mm2材料（即非调质铸铁环），其它材料则按弹性模量E由表3-7修正系数乘以尺寸系列表的切向弹力值即可。

镀铬或喷钼活塞环的切向弹力修正系数为表3-7推荐值的0.9倍。

表3-7

活塞环材料

平均弹性模量N/mm2

切口弹力修正系数

调质铸铁

球墨铸铁

钢

112776

156906

196200

1.15

1.6

2

切向弹力Ft

E·h1（m-S1）

Ft=────────—K1·K2（kgf）

14.14（d1/α1-1）3

式中：

E—弹性模量，kgf/mm2；

h1—环高，mm；

m—自由开口，mm；

S1—闭口间隙，mm；

d1—缸径，mm；

α1—径向厚度，mm；

K1——断面减弱系数；

K2—表面处理对弹力减弱系数。

镀铬环一般取8%～11%，球铁环取8%，

合金铸铁对铬层厚度小于0.12mm，径向弹力小于3㎏f的取11%，其余均取10%。

活塞环设计时，首先确定切向弹力，然后再决定环的自由开口尺寸。

高速发动机活塞环设计通常用改变环的径向厚度方法来调节环的弹力。

3.5.4.平均比压P0

比压P0是活塞环设计的重要参数之一，比压选择适合与否，将直接影响活塞环的密封性、摩擦损失、耐磨性。

比压过高，磨损加剧导致缸套磨损严重；比压过低，环密封性差，最终导致烧机油，加剧磨损，抗振性差，易产生断环。

一般选择原则：

合金铸铁为1.5～2㎏f/㎝2，球墨铸铁为1.5～2.5㎏f/㎝2。

2Ft

P0=───MPa

ｈ0d1

式中：

ｈ0—环外圆面与气缸壁的接触高度，等于刮片数量与刮片高度的乘积，mm

Ft—切向弹力，N

d1—缸径，mm

3.5.5.自由开口尺寸m

自由开口尺寸指在自由状态下，环开口两端径向中点的弦距。

它的大小既要满足活塞环弹力的要求，又要满足工作应力和安装应力的要求，m值过大，工作应力较大，会造成较大的弹性消失，m值过小，会产生较大的安装应力造成断环，或过度变形失去圆度。

一般，合金铸铁气环和整体油环m/d1=13～14%，最大不超过16%；球铁环m/d1=8～11%，最大不超过12%；内撑弹簧组合油环比相应平环小4-5mm。

3.5.6.活塞环的工作应力和安装应力

E·α1（m-S1）

工作应力σ1=───────㎏f/mm2

2.35（d1-α1）2

Eα1（8α1-m）

安装应力σ2=────────㎏f/mm2

2.35（d1-α1）2

式中：

E—弹性模量，㎏f/mm2；

α1—径向厚度，mm；

m—自由开口尺寸，mm；

S1—闭口间隙，mm；

d1—缸径，mm。

按有关标准规定，合金铸铁σ1＜25㎏f/mm2，球墨铸铁σ1＜40㎏f/mm2，但实际σ1值可大于上述值，合金铸铁为30㎏f/mm2，球墨铸铁为50㎏f/mm2。

合金铸铁σ2≤50㎏f/mm2，球墨铸铁σ2≤80㎏f/mm2。

2.6油环的设计

气环的设计原则，对于油环完全适用。

设置油环的作用就是刮下缸壁上多余的机油，使缸壁上留下一层均匀分布的机油油膜，保证机器可靠工作。

设计油环时应考虑到消除活塞环的“泵油作用”，主要措施是：

1减少油环和活塞环槽之间的端面间隙，使泵入活塞环和环槽空间的机油量减至最少，一般油环端面间隙为第一道气环端面间隙的1/3～1/2。

2油环对缸壁的径向压力应比气环要高，一般为0.3～0.4MPa甚至更高。

这是因为油环基本上没有环背压力帮助密封，它的密封材料性能靠自身弹力的作用，这在设计和制造时要加以考虑。

3油环上开有回油孔，所以油环高度比气环要高。

4油环和环槽各部分配合间隙，都比气环要小。

5油环的数目为1～2个，对高速强化发动机现大都采用一道油环。

6回油通路应有足够的流通面积，回油孔面积通常要求每厘米环周长不小于0.2㎝2。

7油道应光滑以保证回油畅通。

例如在油孔或油槽处涂复聚四氟乙烯，这种材料摩擦系数小，附着杂质能力低，可避免杂质堵塞油道。

钢带组合油环已获广泛应用，其优点是：

1可以获得较高的表面接触压力。

普通铸铁油环一般为1.5～3.0㎏/㎝2；而钢带组合油环可达10～15㎏/㎝2；

2钢片具有柔软性，二片刮片可独立工作，以适应气缸不均匀磨损和活塞摆动的影响，保持良好的刮油能力；

3回油通路面积大；

4环重量轻，仅为铸铁油环的一半。