活塞环气环的作用是

活塞环在高温、高压、高速、极难润滑的条件下工作，是发动机上使用寿命最短的零件。活塞环的优点是弹性好、强度高、耐磨、耐热、冲击韧性好、导热性好等。目前广泛使用的活塞环材料是合金铸铁，第一种是镀铬环，其余的环一般是镀锡环或磷化环。

气环的作用

密封:防止气缸内的气体逸入油底壳。

热传递:将热量从活塞头传递到气缸壁。

辅助刮油和配油。

气环的密封原理

气环具有缺口和弹性，其外径大于自由状态下圆柱体的直径。与活塞一起安装在气缸内后，其外表面紧贴气缸壁形成第一密封面。气环的密封效果通常与气环的数量有关。汽油机一般采用2个气环，柴油机一般采用3个气环。发动机工作时，活塞、活塞环等零件会热膨胀。然而，活塞环在气缸和活塞环槽中的运动相对复杂。需要随活塞在缸内上下移动，径向伸缩，在环槽内做轻微的圆周运动，保证缸的密封性，防止环卡在缸内或在环槽内胀死。图2-62气环的密封原理活塞环在自由状态下不是完全圆的。活塞环安装在气缸内后，在自身弹性的作用下，环的外圆面与气缸壁紧密贴合，形成第一密封面，气缸内的高压气体不会通过第一密封面泄漏。高压气体可能通过活塞顶排和气缸壁之间的间隙进入活塞环的侧隙和径向间隙。进入侧隙的高压气体使环的下侧和环槽的下侧粘在一起形成第二密封面，高压气体不会通过第二密封面泄漏。进入径向间隙的高压气体使环的外表面更靠近气缸壁。此时活塞环开口端间隙是漏气的唯一通道。如果几个活塞环的开口交错，就会形成迷宫式漏气通道。由于侧隙、径向间隙和端隙很小，气体在通道内的流动阻力很大，导致气体压力p迅速降低，最后泄漏到曲轴箱内的气体很少，一般只有进气的0.2%~1.0%。活塞环与活塞一起装入气缸后，会产生弹力，紧贴气缸壁，形成密封面，阻止气体通过活塞环与气缸接触面之间的间隙。密封圈的密封效果与气环的数量有关。气环的数量通常为2~3个。第一种工况最差，要求耐热性、耐磨性、高强度和冲击韧性。

气环的分类和特点

(1)根据气环的开口形状，如图2-63所示。图气环开口形状分类

A.直开孔工艺性好，但密封性能差。

B.台阶开口密封性能好，但工艺性差。

C.斜开口的密封性能和工艺性介于前两者之间，倾斜角度通常为30°或40°。

(2)根据气环截面形状的不同，如图2-64所示。

矩形推环阶梯色环桶面环扭环1扭环2图2-64气环截面形状

A.矩形截面气环。造型简单，加工方便，与缸壁接触面积大，有利于活塞散热。但磨合性能差，与活塞往复运动时，在环形槽内上下运动，不断将气缸壁上的油挤压到燃烧室中，产生“抽油效应”，增加了油耗，使活塞顶部与燃烧室壁的面积积碳。

B.圆锥环的圆柱面是一个小锥角的锥面。理论上，上锥形环与气缸壁线接触，磨合良好，增加了接触压力和对气缸壁形状的适应性。当活塞下降时，锥形环可以向下刮油。当活塞上升时，由于锥形的油楔，锥形环可以滑过气缸壁上的油膜，而不会将油带入燃烧室。锥环传热差，不作为第一个气环使用。由于锥角很小，通常很难识别。为了避免错误安装，环的上侧标有向上的标记。

C.梯形环的横截面为梯形，其主要优点是抗粘连性好。当活塞头温度较高时，破入第一环槽的油容易结焦粘气环。侧向力换向活塞左右摆动时，梯形环的侧向间隙和径向间隙发生变化，环槽内的胶质被挤出。楔形环的工作特性与梯形环相似，由于横截面不对称，安装在气缸内后会变形。梯形环适用于柴油机的第一个气环。d.桶面环的圆柱面为凸圆弧，具有优良的密封性能、磨合性能和对筒壁表面形状的适应性。桶环无论上升还是下降，都能在气缸内形成楔形油膜，使桶环浮动，减少桶环和气缸壁的磨损。

E.扭曲环截面不对称的气体环。圆筒安装后，由于弹性内力使截面扭曲，故称为扭曲环。扭转环截面扭转原理:活塞环安装在气缸内后，截面中性层外产生拉应力，截面中性层内产生压应力。拉应力的合力FA指向活塞环中心，压应力的合力F2方向相反。由于扭曲环中性层内外截面的不对称，FA和F2不在同一平面内作用，产生力矩m，在力矩m的作用下，环的截面发生扭曲。如果内圆面的上缘或外圆面的下缘的一部分被切掉，整个气环就会扭曲成碟形，称为正扭曲环；如果内圆面下缘的一部分被切掉，气环就会扭曲成盖状，这就叫防扭曲环。切掉圆环面上的部分金属叫做切台。发动机工作时，在进气、压缩和排气冲程中，扭环被扭转，其工作特性一方面与锥形环相似，另一方面，由于扭环的上下两侧与环槽的上下两侧接触，防止了环在环槽内上下移动，消除了抽油现象，减少了环对环槽冲击造成的磨损。在做功冲程中，巨大的气体压力作用在环的上侧和内圆面上，足以克服环的弹性内力，防止环扭曲，整个外圆面与缸壁接触。此时，扭环的工作特性与矩形环相同。

F.开槽环在圆柱面上加工出一个环形凹槽，凹槽内填充有多孔氧化铁，可以吸附机油，有利于润滑、磨合和密封。

各种断面形状气环的优缺点分析