发动机上常见活塞环的特点与安装
金勇武
摘要：活塞环因结构的不同有很多种，在使用与安装上要求不同，安装不正确会造成活塞环卡死、拉缸、环口重合窜烧机油等故障。对锥度环、扭曲环、桶形环等多种发动机上常见活塞环结构的特点与安装要求做了详细的介绍。
关键词：发动机；活塞环；安装
中图分类号：TK403 文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.10.054
发动机的活塞环分为气环和油环。气环主要起密封燃烧室，防止高温燃气下窜的作用，油环起布油改善气缸壁面润滑条件和防止机油上窜燃烧室的作用。活塞环因结构的不同有很多种，在使用与安装上要求不同，安装不正确会造成活塞环卡死、拉缸、环口重合窜烧机油等故障。因此，要充分了解各种活塞环的结构特点，掌握不同类型活塞环的安装技术，才能充分发挥发动机的动力性、经济性，提高可靠性，延长车辆的使用寿命。
1 锥度环
锥度环的工作面是锥度较小的锥面（90系列柴油机的锥度环锥角为2°），横断面成梯形。这种环装入气缸后，只有环的外侧下边缘与缸壁接触，提高了表面的接触压力，改善了磨合性和密封性。同时下行时刮油性能好，上行时由于斜面的“油楔”作用，能在油膜上浮起，有均布润滑油的作用。因此，虽然接触压力较大，也不致引起熔着磨损。
锥度环安装时是有方向要求，绝不能装反，否则会引起严重的窜油（泵油）现象，增加润滑油的消耗和发动机积碳。正确的装配应当是：锥度环的小端面朝上安装（90系列柴油机的锥度环小端面刻有“上”字，旧锥度环记号不清时，应使外圆磨亮的一端朝下）。锥度环不宜做第一道气环，因为第一道气环承受很大的燃烧压力，做第一道气环，会有被推离气缸壁、失去密封作用的可能。
2 扭曲环
扭曲环的横断面呈不对称形状，在环的内圆上缘切槽（如4125A型柴油机的第二、第三道气环），或切有倒角（如4115T型柴油机的全部气环）；也有在环的外圈下缘切槽或倒角。由于环的断面不对称，弹力不平衡，装入气缸后便自行扭转。环的外表呈上小下大的锥面，与气缸壁成线性接触，并且与环槽也是线性接触，靠紧在环槽的上下端面上。这不仅具有良好的磨合性和密封性，同时也减轻了对环槽的冲击和磨损，刮油和布油性能也较好。扭曲环安装同锥度环一样，也是有方向要求，不能装反，否则会引起机油上窜。扭曲环的内圆切槽或倒角的面应朝上安装；外圆切槽或倒角的面应朝下安装。扭曲环也不宜做第一道气环，同锥度环一样，如果做了第一道气环，有被推离气缸壁、失去密封作用的可能。
3 桶形环
桶形环外圆表面经研磨加工后呈圆孤形，相当于矩形断面磨合后的初始状态，装于气缸后与缸壁呈线接触，上下运动均有形成油膜作用，已在高速大马力强化发动机上获得广泛应用，做第一道气环。常见的有矩形断面桶形环、单面梯形桶形环或双面梯形桶形环。安装时应将刻有标记的一面朝向活塞顶部，否则容易出现密封不严导致气缸压力降低、机油消耗增加、难启动等故障。
4 镀铬环
镀铬环的特性是高硬度，良好的储油性和抗咬合性能，颜色光亮，有深蓝色光泽，表面光滑。活塞的第一道气环靠近燃烧室，工作环境恶劣，润滑和降温相对第二道气环困难，又因镀铬环的高硬度和耐磨性，多用镀铬环来做为第一道气环。第二道气环和下面的油环工作环境要好很多，机油的飞溅可以很好地润滑到二道环和油环，也可以很好地为他们降低温度，当然也为节约成本，第二道环和油环无需镀铬处理。修理时，如遇镀铬环与其他环混合使用的发动机，镀铬环要做第一道气环来安装。
5 矩形环
矩形环也叫平环，易于制造，与缸壁接触面积大，散热作用强，是目前应用最广泛的一种活塞环。安装方便，没有反正，可做笫一、二、三道气环。但在活塞往复运动时，具有泵油作用，即活塞往复运动一次，活塞环将环槽中的机油向燃烧室压送一次，机油易泵入燃烧室。矩形环与锥面环或扭曲环混合使用时，矩形环做第一道气环。
6 梯形环
梯形环常作为负荷较高的柴油机的第一道气环，它能在活塞左右摆动或环口间隙变化时使环在环槽中的间隙发生变化，从而将其中的焦状油挤出，可有防止活塞环结胶卡死。
7 异向倒角开槽油环
异向倒角开槽油环的刮油边倒角方向相反。由于其两个外圆工作面倒角，减少了与气缸内表面的接触面积，所以有较高的平均压力。为了减少环的磨损，工作面需镀铬或喷钼。该环在大功率柴油机中使用较多。但其仍有被异向倒角螺旋油环取代的趋势。
8 组合油环
具有两道油环的活塞，要用组合式油环代替整体式油环来安装。组合式油环具有与气缸壁接触面积小，接触压力大，压力分布均匀，回油通路大，对气缸失圆的适应性好等特点。它比整体式油环有更高的刮油能力和密封性能。因此，用组合式油环代替整体式油环时，只装一道环，就可满足刮油性能的要求，同时还可减小摩擦阻力损失。但为了避免润滑油，通过上油环槽窜入气缸和改善活塞裙部的润滑，应将组合式油环装于上油环的槽中。安装时应按一定的顺序进行，首先在活塞的油环槽内套入衬环，然后依次装入下面一个平环、中间的波形衬环、上面的两个平环。各平环的开口应相互错开，径向衬环的接口应对接而不重叠。
摘要：活塞环因结构的不同有很多种，在使用与安装上要求不同，安装不正确会造成活塞环卡死、拉缸、环口重合窜烧机油等故障。对锥度环、扭曲环、桶形环等多种发动机上常见活塞环结构的特点与安装要求做了详细的介绍。
关键词：发动机；活塞环；安装
中图分类号：TK403 文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.10.054
发动机的活塞环分为气环和油环。气环主要起密封燃烧室，防止高温燃气下窜的作用，油环起布油改善气缸壁面润滑条件和防止机油上窜燃烧室的作用。活塞环因结构的不同有很多种，在使用与安装上要求不同，安装不正确会造成活塞环卡死、拉缸、环口重合窜烧机油等故障。因此，要充分了解各种活塞环的结构特点，掌握不同类型活塞环的安装技术，才能充分发挥发动机的动力性、经济性，提高可靠性，延长车辆的使用寿命。
1 锥度环
锥度环的工作面是锥度较小的锥面（90系列柴油机的锥度环锥角为2°），横断面成梯形。这种环装入气缸后，只有环的外侧下边缘与缸壁接触，提高了表面的接触压力，改善了磨合性和密封性。同时下行时刮油性能好，上行时由于斜面的“油楔”作用，能在油膜上浮起，有均布润滑油的作用。因此，虽然接触压力较大，也不致引起熔着磨损。
锥度环安装时是有方向要求，绝不能装反，否则会引起严重的窜油（泵油）现象，增加润滑油的消耗和发动机积碳。正确的装配应当是：锥度环的小端面朝上安装（90系列柴油机的锥度环小端面刻有“上”字，旧锥度环记号不清时，应使外圆磨亮的一端朝下）。锥度环不宜做第一道气环，因为第一道气环承受很大的燃烧压力，做第一道气环，会有被推离气缸壁、失去密封作用的可能。
2 扭曲环
扭曲环的横断面呈不对称形状，在环的内圆上缘切槽（如4125A型柴油机的第二、第三道气环），或切有倒角（如4115T型柴油机的全部气环）；也有在环的外圈下缘切槽或倒角。由于环的断面不对称，弹力不平衡，装入气缸后便自行扭转。环的外表呈上小下大的锥面，与气缸壁成线性接触，并且与环槽也是线性接触，靠紧在环槽的上下端面上。这不仅具有良好的磨合性和密封性，同时也减轻了对环槽的冲击和磨损，刮油和布油性能也较好。扭曲环安装同锥度环一样，也是有方向要求，不能装反，否则会引起机油上窜。扭曲环的内圆切槽或倒角的面应朝上安装；外圆切槽或倒角的面应朝下安装。扭曲环也不宜做第一道气环，同锥度环一样，如果做了第一道气环，有被推离气缸壁、失去密封作用的可能。
3 桶形环
桶形环外圆表面经研磨加工后呈圆孤形，相当于矩形断面磨合后的初始状态，装于气缸后与缸壁呈线接触，上下运动均有形成油膜作用，已在高速大马力强化发动机上获得广泛应用，做第一道气环。常见的有矩形断面桶形环、单面梯形桶形环或双面梯形桶形环。安装时应将刻有标记的一面朝向活塞顶部，否则容易出现密封不严导致气缸压力降低、机油消耗增加、难启动等故障。
4 镀铬环
镀铬环的特性是高硬度，良好的储油性和抗咬合性能，颜色光亮，有深蓝色光泽，表面光滑。活塞的第一道气环靠近燃烧室，工作环境恶劣，润滑和降温相对第二道气环困难，又因镀铬环的高硬度和耐磨性，多用镀铬环来做为第一道气环。第二道气环和下面的油环工作环境要好很多，机油的飞溅可以很好地润滑到二道环和油环，也可以很好地为他们降低温度，当然也为节约成本，第二道环和油环无需镀铬处理。修理时，如遇镀铬环与其他环混合使用的发动机，镀铬环要做第一道气环来安装。
5 矩形环
矩形环也叫平环，易于制造，与缸壁接触面积大，散热作用强，是目前应用最广泛的一种活塞环。安装方便，没有反正，可做笫一、二、三道气环。但在活塞往复运动时，具有泵油作用，即活塞往复运动一次，活塞环将环槽中的机油向燃烧室压送一次，机油易泵入燃烧室。矩形环与锥面环或扭曲环混合使用时，矩形环做第一道气环。
6 梯形环
梯形环常作为负荷较高的柴油机的第一道气环，它能在活塞左右摆动或环口间隙变化时使环在环槽中的间隙发生变化，从而将其中的焦状油挤出，可有防止活塞环结胶卡死。
7 异向倒角开槽油环
异向倒角开槽油环的刮油边倒角方向相反。由于其两个外圆工作面倒角，减少了与气缸内表面的接触面积，所以有较高的平均压力。为了减少环的磨损，工作面需镀铬或喷钼。该环在大功率柴油机中使用较多。但其仍有被异向倒角螺旋油环取代的趋势。
8 组合油环
具有两道油环的活塞，要用组合式油环代替整体式油环来安装。组合式油环具有与气缸壁接触面积小，接触压力大，压力分布均匀，回油通路大，对气缸失圆的适应性好等特点。它比整体式油环有更高的刮油能力和密封性能。因此，用组合式油环代替整体式油环时，只装一道环，就可满足刮油性能的要求，同时还可减小摩擦阻力损失。但为了避免润滑油，通过上油环槽窜入气缸和改善活塞裙部的润滑，应将组合式油环装于上油环的槽中。安装时应按一定的顺序进行，首先在活塞的油环槽内套入衬环，然后依次装入下面一个平环、中间的波形衬环、上面的两个平环。各平环的开口应相互错开，径向衬环的接口应对接而不重叠。
