活塞环的作用和故障分析

一、活塞环(Piston Ring) 是用于崁入活塞槽沟的环，分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的压缩空气；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。
二、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。
三、活塞环对燃油发动机的意义
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。
四、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，而柴油发动机则采用三道气环，一道油环。
五、特性
1、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。
2、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％
3、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。
4、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。
5、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。
六、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。
七、东亚产品类型
1.按结构分 A．整体环：在一个环槽中只装配一个零件组成的活塞环。 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．气环：主要用来防止气体泄漏的活塞环。 D．油环：具有回油孔或等效结构，能从缸壁上刮下机油的活塞环。 E．开槽油环：侧面平行，具有两个接触环岸，并有回油孔的油环。 F．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。 G．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。 2.按断面形状分 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 3.按材料分(点击查看详细表格) 续表：(点击查看详细表格) 4.按表面处理分氮化环：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。
八、活塞环标记规定
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。
九、活塞环材料应具备的功能
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

一、全氮化环与传统的镀铬镀铬镀铬环相比有什么优点？
1、氮化环工艺含量高，它使用分布式操场作智能控制系统，保证了其先进工 艺的有效性可靠性；
2、其工艺属于无污染的活塞环清洁生产工艺是一种环保型产品，符合行业的发展趋势，而镀铬环的生产与使用易对环境产生污染且不易消除，已经不适应市场的要求，是一种即将被淘汰的产品。
3、氮化环性能优良，表面硬度hv1000-1400，比镀铬环高hv200-600，所以其耐磨性远远高于镀铬环；
4、耐高温，过热敏性低，氮化环在近600c高温下其表面硬度基本不发生变化， 而镀铬环在300c以上的温度下，硬度随着温度的升高而下降；
5、氮化改善活塞环的综合机械性能，其耐腐蚀性冲韧性抗疲劳强度使用寿命都 远远大于镀铬环；
6、氮化环对活塞的密封性比镀铬环好，油耗低，易起动，比镀铬环好，油耗低， 易起动，比 镀铬环耐用可靠；
7、氮化环的表面光洁度高，其油环的氮化处理着色美观而光润；
8、随着发动机的转速越来越高，只有氮化环优良的品质与性能才符合这一要求 ；
9、氮化环材料现多采用进口钢质材料，保证其机体性能优良；
10、油环采用钢带组合式，上下刮片及衬环经氮化处理，刮油能力强，经久耐用，适应性好，能很好的适应气缸的不均匀磨损和活塞变形等造成的影响，防止积渣、结胶，具有良好的控油能力。

二、活塞环不耐磨和 烧机油的

原因分析
客户在活塞环销售过程中，有时会遇到退货的现象，主要原因是活塞 环不耐磨和烧机油。
活塞环不耐磨的主要原因如下：
1、有些厂家生产的环氮化层厚度、硬度不符合要求，本身不耐用磨；
2、汽缸不圆，椭圆度、锥度超差，使环与缸切合不良，局部接角就力过大，不宜形成油膜，产生缸磨，而使缸磨损可快；
3、活塞环装入缸套后，没有在空载低速条件下进行一定时间的磨合， 一开始就高速超负荷运行，使环与气缸接角不良，漏气、加速磨损。
4、由于气缸装配不当，造成缸套变形面与活塞环接角不良造成与第二点相同的磨损情况；
5、机油质量太差或使用时间过长，机油中草药杂质含量增加，粘度下降，不易形成均匀的油膜，都有会使用权环与缸套表面磨擦增加，环的磨损加快；
6、空气滤清器没有按要求装好，油料不干净，致使用权缸套的灰尘、杂质不被吸入发动机，形成研磨膏，也会加快活塞 环的磨损；
7、发动机长时间在超负荷的状态下工作，造成温度过高，散热不良，也会加快活塞 环的磨损；
8、发动机在冷态刚启动就高速运转，也会加快机件特别是活塞 环的磨损；
9、根据有关资料统计，活塞 环非正常磨损的诸多原因中，使用不当、过滤不佳期是造成成磨损加快的主要原因。约有40%以上的活塞 环是由这些原因导致提前报废。

关于烧机油的问题，主要原因如下：
1、活塞环油环弹力过小，漏光过大，导致辞烧机油，这是活塞 环本身的原因；
2、气门杆与气门导管的间隙过大，气门油封封油不严，这种烧机油现象与活塞 环无关，更换活塞环后还是烧机油；
3、气缸尺寸超差，椭圆度过大，表面有拉伤、沟槽，致使油环不能刮除缸壁上多余的机油，机油窜入燃烧室，参与燃烧；
4、锥面环锥度反装，往上适刮油，也会增加机油消耗；
5、活塞环装配时，开口位置没有错开，排在一直线，会使机油消耗猛增；
6、活塞环的质量对活塞 环及发动机的影响有以下几点；
（1）环槽高度过大，导致活塞环的侧面磨损严重，甚至折断。从而造成发动机冒烟，功率下降；
（2）环槽高度过小，和环槽上下侧加工精度差异致使活塞环结胶卡死折断，造成发动机冒烟，功率下降；
（3）活塞裙部与缸套间隙过小，会导致早期磨损加快，甚至表面拉伤，造成发动机冒蓝烟，功率下降；
（4）活塞裙部与缸套间隙过大，导致活塞环侧面及环槽磨损严重，甚至结胶卡死， 造成发动机冒烟，功率下降和噪声较大；
7、 缸套对活塞环及发动机的影响主要有以下几点：
（1）缸孔

圆度，垂直度及位置度较差，导致活塞不耐磨，环表面及缸壁拉伤，造成 发动机冒烟功率下降；
（2）缸孔内表面粗糙度过小，导致 活塞环及钢壁拉伤，造成发动机冒烟。
（3）缸孔外表面粗糙度过大，导致 活塞环 磨损严重，造成成发动机冒烟；
（4）缸孔直径过小，导致活塞环闭口，抵死、折断，造成发动机冒烟和功率下降；
（5）缸孔直径过大，导致 活塞环严重磨损，造成发动机冒烟和功率下降；
8、 连杆瓦质量不良或磨损过大，造成活塞结胶卡死，发动机油耗过在；
9、 冷却系统质量不好，过热导致活塞环的早期磨损较大，环表面及缸壁拉伤，使发动机冒蓝烟 因此我们建议用户更换活塞环时，在装车前，一定要对气缸进行检测，尺寸超差、表面有明显拉伤、沟槽的缸一定要修理后再使用，不要使用权用质量太差的气缸，润滑油要定期更换，质量要可靠，空滤器要定期清理，使其工作正常，要保证发动机散热良好，不能长时间超负荷工作，在新装活塞环后，要跑好磨合期。
本公司有一套严格的工艺控制和质量保证体系，生产的活塞环氮化层硬度、漏光及油环质量都有符合国家qc/t554-1999标准，用户如能按 以上方法正确使用，烧机油和不耐磨问题基本是可以避免的。