活塞环分气环和油环。气环的主要功用是密封活塞与气缸之间的间隙，防止燃烧室中的高温、高压燃气窜入曲轴箱，同时将活塞顶部的大部分热量传给气缸壁及冷却介质；油环的主要功用是刮除气缸壁上多余的润滑油，防止润滑油窜入燃烧室，并使润滑油油膜沿气缸壁均布，以减少活塞环与气缸壁间的摩擦阻力及磨损。
活塞环的工作条件极为恶劣，在高温、高压燃气环境中承受弯曲、冲击及燃气的侵蚀，润滑油膜难以建立，处于边界摩擦和半干摩擦状况，容易损伤。活塞环的主要损伤形式为磨损和折断，磨损的结果使气缸密封性下降，柴油机性能恶化，所以活塞环磨损量大小直接决定了柴油机大修周期的长短。
活塞环上承受的力为交变负荷，同时受到气体压力、环的自身弹力、往复运动惯性力、摩擦力等，某型坦克柴油机第一道活塞环为梯形环，第二道环为矩形环，其受力情况如图7－9所示。
按照磨损部位的不同，可将活塞环磨损分为外圆面磨损和上、下端面磨损；根据磨损的种类，可将活塞环磨损分为正常磨损、黏着磨损（划伤，擦伤）、磨料磨损和腐蚀磨损。在实际工作中，这些磨损现象不会单独出现，而是同时存在且相互影响。
1.活塞环外圆面磨损
在活塞环环背间隙中燃气压力的作用下，活塞环与气缸壁面的摩擦会引起活塞环外圆面磨损。此外，由于加工、装配、热变形以及磨损等原因，缸径尺寸沿轴线发生变化，使活塞环为适应缸径变化而做径向运动，也会造成活塞环外圆面的磨损。外圆面的磨损，一般在活塞环开口附近磨损最大，在开口的对面较小。其原因有两方面：一方面，开口附近漏气，油膜容易遭到破坏；另一方面，活塞环从自由状态装入气缸后，各处弹力不均匀，开口处的弹力较大。
图7－9 活塞环受力示意图
活塞环外圆面最大磨损常出现在气缸上止点位置，因为该处受高温气体作用，破坏了油膜，造成易于熔着的条件，从而加速了活塞环的磨损。通常，所谓的正常磨损实际上包含了轻微的熔着磨损和磨料磨损。各道环外圆面磨损量不一样，某型坦克柴油机第一道气环磨损量最大，第二道环约为第一道的一半，油环的磨损量最小。
2.活塞环上、下端面磨损
受柴油机转速和气体压力等因素影响，活塞环在行程中以不同的方式周期性地与环槽上、下端面脱离或接触，这种不规则的轴向运动产生的冲击引起活塞环发生自振或谐振，造成活塞环上、下端面磨损。活塞环上、下端面的磨损，在开口对面比在开口附近严重，其原因是上、下端面的压力差在开口对面比在开口附近大，因而环的下端面磨损增加。
一般活塞环外圆工作表面的磨损比上、下端面的磨损大，所以根据外圆表面的磨损量来决定环的更换。根据实践总结，磨损的极限一般为活塞环厚度的15%～20%，图7－10（a）所示为正常磨损到期的活塞环。当缸内含尘量很高时，出现活塞的磨损加剧，活塞环上、下端面的磨损使断面呈刀片状，外圆面磨损达30%，如图7－10（b）所示。
3.活塞环开口间隙增大
活塞环的开口间隙可以保证活塞环在工作时有足够的受热膨胀余地，同时可以使活塞环在正常工作时有一定的周向运动。若活塞环开口间隙过小，就会使活塞环在工作时的热膨胀受到限制而使开口处产生挤压，从而容易发生环的折断，同时加大对气缸壁的压力，严重时会产生熔着磨损，即“拉缸”；若活塞环开口间隙过大，则工作时环的膨胀不能使开口处良好闭合，导致燃气泄漏破坏油膜，加剧磨损。(www.xing528.com)
图7－10 活塞环正常磨损与异常磨损
（a）正常磨损；（b）异常磨损
随着柴油机摩托小时的增长，活塞环和气缸套在运行中产生的磨损量逐渐增加，缸套径向尺寸变大，活塞环随缸套径向扩张，弹力减小。由于活塞环在径向受到环自身的弹力和气体作用在环背的压力（图7－11），因此随摩托小时的增长，活塞环的开口间隙会逐渐增大，活塞环开口间隙是衡量活塞环劣化程度的一个重要参数。
某型装甲车辆发动机12缸活塞环测量数据见表7－1，第一道活塞环的平均径向磨损在0.3～0.6 mm范围内，环与槽的配合间隙由0.11～0.15 mm增加到0.3 mm以上，磨去的重量为2～3 g，相当于其他各环磨损总质量的2～3倍；第二道环的工作条件优于前者，磨损量为前者的1/3～1/5。活塞环的径向磨损使环的开口间隙增大，大修中检测时，装入标准缸体的活塞环开口间隙（图7－12）将增大到2.8 mm左右（不包括缸体的径向磨损），这就使气缸密封性大大下降。
图7－11 活塞环受力图
图7－12 活塞环开口间隙冷态测量
表7－1 活塞环测量数据
续表
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