活塞環氣環的作用是

活塞環在高溫、高壓、高速、極難潤滑的條件下工作，是發動機上使用壽命最短的零件。活塞環的優點是彈性好、強度高、耐磨、耐熱、沖擊韌性好、導熱性好等。目前廣泛使用的活塞環材料是合金鑄鐵，第一種是鍍鉻環，其余的環一般是鍍錫環或磷化環。

氣環的作用

密封:防止氣缸內的氣體逸入油底殼。

熱傳遞:將熱量從活塞頭傳遞到氣缸壁。

輔助刮油和配油。

氣環的密封原理

氣環具有缺口和彈性，其外徑大于自由狀態下圓柱體的直徑。與活塞一起安裝在氣缸內后，其外表面緊貼氣缸壁形成第一密封面。氣環的密封效果通常與氣環的數量有關。汽油機一般采用2個氣環，柴油機一般采用3個氣環。發動機工作時，活塞、活塞環等零件會熱膨脹。然而，活塞環在氣缸和活塞環槽中的運動相對復雜。需要隨活塞在缸內上下移動，徑向伸縮，在環槽內做輕微的圓周運動，保證缸的密封性，防止環卡在缸內或在環槽內脹死。圖2-62氣環的密封原理活塞環在自由狀態下不是完全圓的。活塞環安裝在氣缸內后，在自身彈性的作用下，環的外圓面與氣缸壁緊密貼合，形成第一密封面，氣缸內的高壓氣體不會通過第一密封面泄漏。高壓氣體可能通過活塞頂排和氣缸壁之間的間隙進入活塞環的側隙和徑向間隙。進入側隙的高壓氣體使環的下側和環槽的下側粘在一起形成第二密封面，高壓氣體不會通過第二密封面泄漏。進入徑向間隙的高壓氣體使環的外表面更靠近氣缸壁。此時活塞環開口端間隙是漏氣的唯一通道。如果幾個活塞環的開口交錯，就會形成迷宮式漏氣通道。由于側隙、徑向間隙和端隙很小，氣體在通道內的流動阻力很大，導致氣體壓力p迅速降低，最后泄漏到曲軸箱內的氣體很少，一般只有進氣的0.2%~1.0%。活塞環與活塞一起裝入氣缸后，會產生彈力，緊貼氣缸壁，形成密封面，阻止氣體通過活塞環與氣缸接觸面之間的間隙。密封圈的密封效果與氣環的數量有關。氣環的數量通常為2~3個。第一種工況最差，要求耐熱性、耐磨性、高強度和沖擊韌性。

氣環的分類和特點

(1)根據氣環的開口形狀，如圖2-63所示。圖氣環開口形狀分類

A.直開孔工藝性好，但密封性能差。

B.臺階開口密封性能好，但工藝性差。

C.斜開口的密封性能和工藝性介于前兩者之間，傾斜角度通常為30°或40°。

(2)根據氣環截面形狀的不同，如圖2-64所示。

矩形推環階梯色環桶面環扭環1扭環2圖2-64氣環截面形狀

A.矩形截面氣環。造型簡單，加工方便，與缸壁接觸面積大，有利于活塞散熱。但磨合性能差，與活塞往復運動時，在環形槽內上下運動，不斷將氣缸壁上的油擠壓到燃燒室中，產生“抽油效應”，增加了油耗，使活塞頂部與燃燒室壁的面積積碳。

B.圓錐環的圓柱面是一個小錐角的錐面。理論上，上錐形環與氣缸壁線接觸，磨合良好，增加了接觸壓力和對氣缸壁形狀的適應性。當活塞下降時，錐形環可以向下刮油。當活塞上升時，由于錐形的油楔，錐形環可以滑過氣缸壁上的油膜，而不會將油帶入燃燒室。錐環傳熱差，不作為第一個氣環使用。由于錐角很小，通常很難識別。為了避免錯誤安裝，環的上側標有向上的標記。

C.梯形環的橫截面為梯形，其主要優點是抗粘連性好。當活塞頭溫度較高時，破入第一環槽的油容易結焦粘氣環。側向力換向活塞左右擺動時，梯形環的側向間隙和徑向間隙發生變化，環槽內的膠質被擠出。楔形環的工作特性與梯形環相似，由于橫截面不對稱，安裝在氣缸內后會變形。梯形環適用于柴油機的第一個氣環。d.桶面環的圓柱面為凸圓弧，具有優良的密封性能、磨合性能和對筒壁表面形狀的適應性。桶環無論上升還是下降，都能在氣缸內形成楔形油膜，使桶環浮動，減少桶環和氣缸壁的磨損。

E.扭曲環截面不對稱的氣體環。圓筒安裝后，由于彈性內力使截面扭曲，故稱為扭曲環。扭轉環截面扭轉原理:活塞環安裝在氣缸內后，截面中性層外產生拉應力，截面中性層內產生壓應力。拉應力的合力FA指向活塞環中心，壓應力的合力F2方向相反。由于扭曲環中性層內外截面的不對稱，FA和F2不在同一平面內作用，產生力矩m，在力矩m的作用下，環的截面發生扭曲。如果內圓面的上緣或外圓面的下緣的一部分被切掉，整個氣環就會扭曲成碟形，稱為正扭曲環；如果內圓面下緣的一部分被切掉，氣環就會扭曲成蓋狀，這就叫防扭曲環。切掉圓環面上的部分金屬叫做切臺。發動機工作時，在進氣、壓縮和排氣沖程中，扭環被扭轉，其工作特性一方面與錐形環相似，另一方面，由于扭環的上下兩側與環槽的上下兩側接觸，防止了環在環槽內上下移動，消除了抽油現象，減少了環對環槽沖擊造成的磨損。在做功沖程中，巨大的氣體壓力作用在環的上側和內圓面上，足以克服環的彈性內力，防止環扭曲，整個外圓面與缸壁接觸。此時，扭環的工作特性與矩形環相同。

F.開槽環在圓柱面上加工出一個環形凹槽，凹槽內填充有多孔氧化鐵，可以吸附機油，有利于潤滑、磨合和密封。

各種斷面形狀氣環的優缺點分析