活塞环

活塞环(Piston Ring) 是用于嵌入活塞槽沟内部的金属环，活塞环分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。

活塞环的功能

活塞环作用包括密封、调节机油（控油）、导热（传热）、导向（支承）四个作用。密封：指密封燃气，不让燃烧室的气体漏到曲轴箱，把气体的泄漏量控制在最低限度，提高热效率。漏气不仅会使发动机的动力下降，而且会使机油变质，这是气环的主要任务；调节机油（控油）：把气缸壁上多余的润滑油刮下，同时又使缸壁上布有薄薄的油膜，保证气缸和活塞及环的正常润滑，这是油环的主要任务。

在现代高速发动机上，特别重视活塞环控制油膜的作用；导热：通过活塞环将活塞的热量传导给缸套，即起冷却作用。据可靠资料认为，非冷却活塞中活塞顶所受的的热量中有70～80%是通过活塞环传给缸壁而散掉的，冷却活塞中有30～40%是通过活塞环传给缸壁而散掉的；支承：活塞环将活塞保持在气缸中，防止活塞与气缸壁直接接触，保证活塞平顺运动，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。一般汽油发动机的活塞采用两道气环，一道油环，而柴油发动机通常采用两道气环，一道油环。

✎ 活塞环的特性

作用力

作用在活塞环的力有气体压力、环自身弹力、环往复运动的惯性力、环与气缸及环槽的摩擦力等。由于这些力的作用，环将产生轴向运动、径向运动、回转运动等基本运动。此外，活塞环由于它的运动特点，伴随着不规则运动，不可避免地出现轴向不规则运动引起的浮悬和轴向振动、径向不规则运动和振动、扭曲运动等。这些不规则运动常常妨碍活塞环发挥作用。设计活塞环时，要充分发挥有利运动，控制不利的一面。

导热性
将燃烧产生的高热，通过活塞环传递给气缸壁，所以能起到冷却活塞的作用。通过活塞环向气缸壁散出的热量，一般可达到活塞顶部承受热量的 30 ～ 40 %。

气密性
活塞环的第一个作用是保持活塞与气缸壁之间的密封，控制漏气到最低限度。这种作用主要由气环来承担，即发动机在任何运转条件下，其压缩空气和燃气的泄漏均要控制到最少，以提高热效率；防止因漏气而引起气缸与活塞或气缸与环之间咬死；防止润滑油的劣化而引起的故障等。

控油性
活塞环的第二个作用是适当地刮落附着于气缸壁上的滑油，并保持正常的油耗量。当供给的润滑油过多时将被吸至燃烧室，使油耗量增大，而且由于燃烧产生的积炭，对发动机性能影响极坏。

支撑性
因活塞略小于气缸内径，如无活塞环，则活塞在气缸内不稳定，就不可能运动自如。同时，环还要防止活塞直接与气缸接触，起到支撑作用。因此，活塞环在气缸内上下运动，其滑动面全靠环来承担。

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活塞环是否完好的鉴别方法：

活塞环的工作表面不得有刻痕、擦伤、剥落，外圆柱面和上下端面应有—定的光洁度，曲度偏差不应大于0.02—0.04毫米，环在槽中的标准下沉量不得超过0.15- 0.25毫米，活塞环的弹力、间隙符合规定。

此外，还应检查活塞环的漏光度，即将活塞环平放在气缸内，在活塞环下边放一个小灯炮，上面放一块遮光板，然后观察活塞环与气缸壁之间的漏光缝隙，由此可知活塞环与气缸壁的接触是否良好。在一般情况下，用厚薄规测量活塞环漏光缝不应超过0.03毫米。连续漏光缝的长度不应大于气缸直径的1/3，若干处漏光缝隙长度不应大于气缸直径的1/3，若干漏光总长度不应超过气缸直径的1/2，否则，应及时更换。

*活塞环标记 GB/T 1149.1—94规定：所有要求有安装方向的活塞环应在上侧面，即接近燃烧室的侧面加以标志。在上侧面标志的环包括：锥面环、内倒角、外切台环、鼻形环、楔形环和要求安装方向的油环，环的上侧面均有标记。

活塞环断裂的原因
一、搭口间隙过小

搭口间隙小于装配间隙时，运转中活塞环受热温度升高，使搭口处金属膨胀无充分的余地，搭口两端对顶产生弯曲，在搭口附近折断。

二、环槽积炭

燃烧不良、缸壁过热使润滑油氧化或烧损均会使气缸中积炭严重。当积炭严重时，环活动受阻，环与缸壁强力作用，刮下的滑油和金属屑混合，并在漏泄燃气作用下在环槽下端面上形成局部的坚硬积炭。活塞环下面有局部的坚硬积炭，上面受到周期性燃气压力作用，使活塞环产生弯曲疲劳折断。

三、气缸套磨台

活塞组件与气缸套长期相对运动使气缸套磨损后在缸套上部出现磨台。当活塞上行至上止点时，第一道活塞环碰撞磨台受到冲击而折断。

四、环槽过度磨损

环槽下端面过度磨损后呈倾斜状(喇叭状)。当活塞在上止点附近时，燃气压力作用使环紧贴于倾斜的环槽下端面上，活塞环产生扭曲变形，活塞环槽过度磨损而疲劳折断。

五、活塞环挂住气口

二冲程柴油机经常会发生活塞环挂住扫、排气口使环折断的损坏。由于活塞环开口部位张力最大，受热变形大，而气缸套上气口之间的筋受热容易变形，当活塞运动时环与气口相遇，只要环开口处稍微接住气口就会使环折断。

六、活塞环径向胀缩疲劳

当活塞环弹力不足或缸套过度磨损时，活塞环与气缸壁不能紧贴，即不能保持气密，以致高压燃气漏泄将环压入环槽。当活塞下行时气缸内燃气压力降低，活塞环又从环槽内弹出，活塞环不断地径向胀缩以致疲劳折断。

七、活塞环过度磨损使环的强度不能满足要求而断环

目前的活塞环材料多为灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁等脆性材料，且在铸造过程中内部组织可能出现气孔、裂纹或成分的偏析使局部强度下降或裂纹处产生应力集中，工作中造成冲击断裂或疲劳断裂。

八、缸套的严重磨损

在上、下死点位置产生阶梯状磨损引起凸肩，在连杆大端产生较大磨损或连杆大小端轴承修理后使原来死点位置发生变化时，在惯性力作用下造成撞击断环。

九、滑油和燃油的配合问题

从燃油的性质上来分析，有的燃油所含的硫分较高，如雷氏1000s燃油。因此当燃料燃烧时所产生的SO2和SO3也就比较多。而SO2和SO3在高温下呈气态，直接与金属作用会引起气体腐蚀。并促使积碳和胶质沉积物坚硬化，增加了缸套、活塞环的磨损。

按要求，当柴油机使用高硫分的燃油时，应使用强的或高碱性专用滑油。如果主机在运行中没有使用与燃油相配套的气缸油或者用机油来代替气缸油。这样，滑油中和燃烧而生成的酸能力下降，造成酸性物质对活塞、活塞环的腐蚀更加严重，导致经常发生活塞环断裂现象。 作者：施努卡机器视觉 https://www.bilibili.com/read/cv14802662 出处：bilibili