活塞环

机械动力零件

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。

简介

活塞环广泛地用在各种动力机械上，如蒸汽机、柴油机、汽油机、压缩机、液压机等，广泛用于汽车，火车，轮船，游艇等。一般活塞环安装在活塞的环槽里，它和活塞、缸套、缸盖等元件组成腔室做功。

意义

活塞环是燃油发动机内部的核心部件，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油气体的密封。常用汽车发动机有柴油和汽油发动机两种，由于其燃油性能不同，其使用的活塞环也不尽相同，早期的活塞环靠铸造形成，但随着技术的进步，钢制的高功率活塞环诞生，且随着对发动机功能，环境要求的不断提高，各种先进的表面处理应用其中，如热喷涂，电镀，镀铬，气体氮化，物理沉积，表面涂层，锌锰系磷化处理等，使活塞环的功能大大提高。

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油环，一道气环。

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。

分类

按结构分

A．整体结构：通过铸造或整体成型的工艺。

B．组合环：在一个环槽中装配两个或两个以上零件组成的活塞环。

C．开槽油环：侧面平行，具有两个接触环岸，并有回油孔的油环。

D．开槽螺旋撑簧油环：在开槽油环内加置螺旋撑簧的油环。撑簧能提高径向比压，其对环体内表面的作用力均等。常见于柴油机环。

E．钢带组合油环：由衬环和两片刮环组合而成的油环。衬环的设计随生产厂而异，常见于汽油机环。

断面形状

桶面环、锥面环、内倒角扭曲环、楔形环和梯形环、鼻形环、外台肩扭曲环、内倒角扭曲环、钢带组合油环、异向倒角油环、同向倒角油环、铸铁螺旋撑簧油环、钢质油环等。

按材料分

铸铁、钢质。

表面处理

氮化环：氮化层硬度达950HV以上，脆性1级，具有良好的耐磨性和耐蚀性。镀铬环：镀铬层结晶细致紧密光滑，硬度达到850HV以上，耐磨性能非常好，纵横交错的微裂纹网络，利于储存润滑油。磷化环：通过化学处理的方法，使活塞环表面产生一层磷化膜，对产品起到防锈作用的同时，也可提高环的初期磨合性。氧化环：在高温和强氧化剂的条件下，钢铁材料表面生成一层氧化膜，具有耐腐蚀性，减磨润滑及良好的外观。还有PVD等。

按作用来

活塞环包括气环和油环两种。气环的作用是保证活塞与气缸间的密封。防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带走。

油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损、减轻摩擦阻力。

用法

好坏鉴别

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，应更换。

标记规定

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。

注意事项

安装活塞环时应注意

(1)活塞环平装入气缸套内，接口处要有一定的开口间隙。

(2)活塞环应装在活塞上，在环槽中，沿高度方向要有一定的边间隙。

(3)镀铬环应装在第一道，开口不要对着活塞顶部的涡流凹坑方向。

(4)各活塞环开口在互相错开120℃，均不准对着活塞销孔。

(5)锥形断面活塞环，安装时锥面应向上。

(6)一般扭转环安装时，倒角或切槽应向上；锥面反扭转环安装时，仍保持锥面向上。

(7)安装组合环时，应先装轴向衬环，再装扁平环和波形环。波形环上、下各装一片扁平环，各环开口应相互错开。

材料功能