活塞环是干啥的「涨知识什么是活塞环看完这一条就够了」

发动机的活塞是发动机中的主要配件之一，它与活塞环、活塞销等零件组成活塞组，与气缸盖等共同组成燃烧室，承受燃气作用力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴，以完成内燃发动机的工作过程。

活塞环(Piston Ring) 是用于崁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。

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四冲程发动机工作动图

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活塞结构

一般活塞都是圆柱形体，根据不同发动机的工作条件和要求，活塞本身的构造有各种各样，一般将活塞分为顶部、头部和裙部三个部分。

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活塞结构图

活塞顶部是组成燃烧室的主要部分，其形状与所选用的燃烧室形式有关。汽油机多采用平顶活塞，其优点是吸热面积小。柴油机活塞顶部常常有各种各样的凹坑，其具体形状、位置和大小都必须与柴油机的混合气形成与燃烧的要求相适应。

活塞头部是指活塞顶端和环槽部分，由活塞顶至最下面一道活塞环槽之间的部分称为活塞头部其作用是承受气体压力，防止漏气.将热量通过活塞环传给汽缸壁。活塞头部切有若干环槽，用以安置活塞环。汽油机活塞顶多采用平顶或凹顶，以便使燃烧室结构紧凑。

活塞裙部是指活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙，它的作用是尽量保持活塞在往复运动中垂直的姿态，也就是活塞的导向部分。

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FM活塞结构详解

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内燃机活塞分类

1. 按使用的燃料来分，可分为汽油机活塞、柴油机活塞、天燃气活塞。

2. 按制造活塞的材料来分，可分为铸铁活塞、钢活塞、铝合金活塞及组合活塞。

3. 按制造活塞毛坯的工艺来分，可分为重力铸造活塞、挤压铸造活塞、锻造活塞。

4. 按活塞的工作状况来分，可分为非增压活塞和增压活塞两大类。

5. 按活塞的用途来分，可分为轿车活塞、卡车活塞、摩托车活塞、船用活塞、坦克活塞、拖拉机活塞等。

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简介

应用范围

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。

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活塞环

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，如溶射，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，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；

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。

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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，如图所示。

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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活塞环安装工具

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特性

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。

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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

1、耐磨性

2、贮油性

3、硬度

4、耐蚀性

5、强度

6、耐热性

7、弹性

8、切削性能

其中尤以耐磨性及弹性最重要。大功率柴油机活塞环材料主要有灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、蠕墨铸铁。

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活塞连杆组装配

柴油发电机活塞连杆组装配的几大要点如下：

一、压装连杆铜套。

安装连杆铜套时最好用压力机，也可借助虎钳进行，切忌用铁锤猛打；铜套上的油孔或油槽与连杆上的油孔要对正，以保证其润滑

二、装配活塞及连杆。

装配活塞及连杆时，应注意它们的相对位置和方向。

三、巧装活塞销。

活塞销与销孔为过盈配合。安装时，应先将活塞放在水或机油中均匀加热至90℃~100℃，取出后，把拉杆放在活塞销座孔之间适当位置，然后将涂有机油的活塞销按既定方向装入活塞销孔和连杆铜套内。

四、活塞环的安装。

安装活塞环时，要注意各环位置和顺序。

五、装入连杆组。

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。

活塞环折断是活塞环常见的损坏形式之一。一般多是第一、二通活塞环容易发生折断，断裂部位多在搭口附近。活塞环可折断成几段，也可能呈粉碎状，甚至失踪。活塞环折断会使气缸磨损加剧。

活塞环折断的常见原因

活塞环折断的原因很多，除材料缺陷、加工质量低外，主要是使用中维护管理不良和装配质量差所致。

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。

活塞环折断的应急处理方法

活塞环的折断主要发生在经常暴露于高温高压下的上部活塞环，特别是在气缸表面磨损的场合。如果环在运行中折断，则环的断口会将气缸内表面刮破而发出响声；或者因燃气漏泄使气缸下部过热,进而漏入曲柄箱中，产生大 量油雾。另一方面,活塞环断裂后，由于压缩压力也降低，使燃烧不良，排气冒黑烟。

如果发生活塞环突然折断现象，应立即停车，吊缸更换活塞环，以保证气缸的密封性。若当时情况不允许停车吊缸或无备件，则应降低转速，降低该缸的喷油量或停油，并保证故障缸的良好润滑，适当增大供油提前角，启动时换成轻油，密切注意环缸有无异常声音，使柴油机安全运行到达港口进行修理。如果活塞环连续折断，应将环嵌进环槽，一面上下轻轻振动，一面转动，检查环和环槽的间隙。对那些磨损严重的环槽进行光车，换用较厚的环，或者更新活塞。

发动机活塞环定义？

一、活塞环 环口 0.20-0.30 缸壁间隙 0.04！二、活塞环在工作时，由于受高温、润滑条件差的影响，其磨损失效往往要比气缸的磨损极限速度快。随着活塞环磨损的加剧，活塞环的弹力将逐渐减弱，端隙、侧隙的增大，会使密封性能变差，造成高压气体下窜和润滑油上窜现象，降低发动机的动力性和经济性。 活塞环除磨损失效外，还有一种常见的断裂损坏。由于活塞环脆性较大，如果在安装时方法不当，或活塞环侧隙、端隙过小和发动机突爆、大负荷的撞击都会造成活塞环断裂。因此，应正确的选配和安装活塞环。 1．活塞环的选配 对活塞环选配的要求是：与气缸、活塞的修理尺寸一致；具有规定的弹力以保证气缸的密封性；环的漏光度、端隙、侧隙、背隙应符合设计规定。 (1)外径尺寸 活塞环有着与气缸、活塞相同加大级别的修理尺寸，以适应发动机修理的需要。发动机气缸磨损不大时，应选配与气缸同一级别的活塞环。发动机大修时，应按照气缸的修理尺寸，选用与气缸、活塞同一修理级别的活塞环。 (2)弹力 活塞环的弹力是建立背压的首要条件，也是保证气缸密封性的必要条件。弹力过大使环的磨损加剧；弹力过弱，气缸密封性能差，燃料消耗增加，积炭严重。 (3)漏光度 新的活塞环与气缸壁在未磨合之前，环的外圆表面不可能与气缸壁完全贴合，不贴合处与缸壁形成间隙，此间隙可通过灯光进行检验，称之为漏光度检验。 活塞环漏光度检验的一般技术要求是： ①同一环上漏光不大于两处，每处漏光弧长所对应的圆心角总和不大于45度。 ②活塞环开口两端各30度范围内不允许有漏光。 ③漏光度的最大缝隙不大于0.03毫米。 (4)端面翘曲度的检验 活塞环的端面与活塞环槽的上下端面的贴合是环的第二密封面。此密封面不好，将造成漏气。因此，应检验活塞环端面的平面度。检验方法有两种：一种用专用设备检验，即采用表面粗糙度很小的两平行板，间距为被检环的厚度加上0.05毫米的允许翘曲范围，当被检环能无阻碍的通过此间距时表示合格。另一种是简易法，将环自由平放在平板上，观察其接触情况或平面漏光情况，决定是否采用。 (5)活塞环端隙的检验 端隙是活塞环置于气缸内，在环的开口处呈现的间隙(又叫“开口间隙”)。端隙能防止活塞环受热膨胀而卡死在气缸内。端隙的大小与气缸的直径及各环所受温度有关，一般每100毫米缸径，温度最高的第一环的端隙为0.25～0.45毫米，其余各道环温度较低，端隙为0.20～0.40毫米。 检验活塞环端隙的方法是：先将活塞环平整地放在待配的气缸内，用活塞头将活塞环推平(对未加工的气缸应推到磨损最小处)，然后用厚薄规插入活塞环开口处进行测量。 (6)活塞环侧隙的检验 活塞环的侧隙是指装入活塞后，活塞环端面与活塞环槽之间的间隙。侧隙过大，将使活塞环的泵油作用加剧，环易疲劳破碎，加速环的断裂和润滑油消耗增加；侧隙过小，会使活塞环卡死在环槽内，环的弹力极度减弱，冲击应力加剧，不但使气缸密封性能降低，也容易断环。测量的方法是，将环放在槽内，围绕槽滚动一周，应能自由滚动，既不能松动，又不能有阻滞现象。 (7)活塞环背隙的检验 背隙是指活塞与活塞环装入气缸后，在活塞环背部与活塞环槽底之间的间隙，一般为0.5～1毫米。为了测量方便，通常以槽深和环宽之差来表示。活塞环一般应低于环槽岸边0～0.35毫米，以免在气缸内卡死。 2．活塞环开口方向的安装 当把活塞、连杆组装到气缸中时，应注意使各环开口相互错开，以避免可燃混合气从活塞环的开口间隙中漏出。装环时，各道环口应相互错开，如有三道活塞环，各环应沿圆周成120度夹角互相错开；如有四道活塞环，第一、二道互错180度，第二、三道互错90度，第三、四道互错180度，各环开口不要朝着活塞受侧压的方向。这样安装可获得较长的、迷宫式的漏气路线，增加漏气阻力，减少漏气量。 在实际装配中，我们把有三道活塞环的开口呈180度安装，即相邻的活塞环开口相隔180度安装，这样安装的活塞环开口要比呈120度安装的活塞环开口更有效地避免开口重叠。虽然第一道气环和第三道气环的开口在一条直线上，但由于第二道气环的密封作用，不会使从第一道气环开口进入的气流直接进入第三道气环开口处。另外，还应注意开口位置应保证与活塞销垂直。这样安装的活塞环，通过对多台车进行试验表明，发动机工作时间加长，也没出现烧机油的现象。

什么是活塞环密封？

自由状态下的开口活塞环的形状并非一正圆，在活塞环装入圆柱的缸体后，才形成一圆形环。由于环本身所具有的张力，迫使环的开口端向外扩张而使环的外侧贴紧缸壁，形成环外侧与缸壁的一次接触密封，构成第一密封面。可根据曲杆弯曲理论设计自由状态下的活塞环形状，从而使活塞环安装后，达到符合特定要求的第一密封面上的初始接触压力。但对某些特定情况，如高速发动机，为避免活塞环发生颤振现象，要求活塞环安装后，形成一梨形的初始接触压力分布，即靠近径向部位的接触压力比其他地方高。
当施加系统压力P后，环被推向泄漏的方向，与活塞环的侧面形成二次接触密封，构成第二密封面。如果活塞环处于中间位置，不与槽的侧壁形成第二密封面，则发生泄漏。
当气体压力P起作用时，作用在环外侧的气体压力增强了一次接触密封。如果系统压力P的值适中，则一次密封接触压力和二次密封接触压力都不会太大。但随着活塞两端总压力差的增加，接触压力也相应增加，当超过一定限度，就应采用多个活塞环。总接触压力包括环的初始接触压力和气体压力产生的接触压力。通常气体压力产生的接触压力较大，是形成轴向和径向密封阻力的主要原因。当气体压力高时，环张力（初始接触压力）的影响可以忽略不计；当气体压力很小时，则环的张力可能是主要的。
在理想工作状态下，活塞环的第一密封面与第二密封面均处于良好的密封状态，此时气体的唯一泄漏通道就是环的开口间隙处。环开口间隙处的形状和间隙大小影响泄漏量。常用的活塞环开口形式有直切口、斜切口和搭切口。根据活塞的大小和最高的操作温度，活塞环室温下的开口间隙为0.2~0.5mm，但必须确保工作状态下，活塞环受热膨胀后不完闭合。对于现代汽油发动机，通过活塞环开口处的漏气量约为燃烧室进气量的0.3~0.5%，最大为1%。
当活塞两侧压力差较大时，可以采用多道活塞环使流体经多次阻塞、节流，以达到密封的要求。
一般低压活塞上只设置2~3道活塞环，当在高压级中，因第一道环压力差大，磨损也大。第一道环磨损后，由于缝隙增大，降低了密封作用，此时余下的压力差由第二道环来承担，第二道环替补了第一道环的作用，依次类推。为了使高压级和低压级活塞环的更换时间大致相同，高压级往往采用较多的活塞环。当压差为0.5~3MPa，活塞环数为3~5；当压差为3~12MPa，活塞环数为5~10；当压差为12~24MPa，活塞环数为12~20。