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高强化柴油机活塞环异常磨损及早期损坏的特点分析及预防

2007-08-16 23:20:28
◇江苏徐州交通中等专科学校 冯长征

摘 要

活塞环是柴油机中重要的零件之一,工作条件恶劣,若内燃机使用、维护不当 以及装配活塞环方法不正确,就会造成活塞环异常磨损或早期损坏。本文通过对近 年来高强化柴油机活塞环异常磨损及早期损坏的类型、特点及原因的分析,论述延 长活塞环使用寿命的措施和方法。

关键词

柴油机 活塞环 异常磨损 预防方法

1 活塞环异常磨损及早期损坏的特点及原因

1.1 疲劳损伤

1.1.1 特点

活塞环上下工作面沿圆周方向有严重的划痕且磨损严重,活 塞环色泽暗淡;第一道活塞环与 汽缸接触面处磨损严重,多数汽缸活塞环的滑动面有细小的汽缸 轴线方向上的划痕;气环内圆、油环以及活塞环槽回油孔周围有 大量的油泥和胶膜。

1.1.2 原因

引起活塞环疲劳性损伤的主要原因是柴油机磨合期的运转模 式及维护保养不当所至,例如:磨合运转期内发动机长时间在高速大负荷状态下工作,高温状态下突然熄火;空气滤清器至进气 管间连接软管短路,使灰尘进入汽缸;加注的润滑油牌号不符合 规定要求且污染严重;喷油器喷油质量差或选用的燃油质量差; 柴油机长期在低温状态下工作;供油提前角不符合要求等。

1.2 断裂

1.2.1 特点

第一道活塞环断裂及活塞环槽损伤较严重:活塞环工作面及 汽缸上部有波纹状拉痕;活塞裙部及汽缸上部有熔着磨损现象; 断口常发生在开口两侧的高点区。

1.2.2 原因

造成活塞环断裂的主要原因是发动机使用或维修装配不当所至。例如:柴油机长时间在过热 状态下工作,造成活塞环卡住而引起活塞环断裂;加注的润滑油 粘度过大;活塞环选配不合理或安装方法不正确,引起活塞环应 力集中;活塞与汽缸的配合间隙过小;柴油机长时间在爆燃工况 下工作等。

1.3 粘环

1.3.1 特点

活塞环与活塞环槽处有大量的油泥、积炭和胶质状沉积物; 活塞环滑动面呈现擦亮的光泽且有较深的纵向划痕;活塞环弹性 减弱等。

1.3.2 原因

造成粘环的主要原因是活塞环被油泥堆积物、积炭粘接以及活塞环、汽缸变形所致。例如: 活塞环、汽缸严重热变形,活塞环侧隙和背隙过小,使环卡在环 槽内不能转动;柴油机过热或长期超负荷工作,使润滑油产生胶 质,或润滑油污染严重;润滑油品质差;喷油器喷油质量差以及 经常爆燃;曲轴箱通风装置工作不良,引起负压过大或汽缸气密 性差, 使之平均有效压力下降而造成机油上窜;汽缸套选配不合理或压装方法不当而引起变形 等。

1.4 偏磨

1.4.1 特点

活塞环上下端面与环槽的磨损较小,单铡或在圆周面上厚度 磨损不均匀;活塞环滑动面上有因粘着磨损而产生的纵向划痕; 活塞环与活塞顶部有窜气的痕迹。

1.4.2 原因

造成活塞偏磨的主要原因是活塞在汽缸中的位置不居中所 致。例如:新机或大修后的柴油机在磨合期运转不足;汽缸套因 受热不均匀而局部变形,以及汽缸套装入缸体位置不正;连杆弯曲 或扭曲;曲轴轴向间隙过大等。

1.5 工作面擦伤

1.5.1 特点

活塞环单侧或周向接触面上有纵向沟槽;接触面出现金属剥 离或纵向严重大面积划伤;工作面擦伤与粘环往往同时存在。

1.5.2 原因

造成活塞环擦伤的主要原因是活塞环与气缸间的润滑油膜破 坏所致。例如:活塞与汽缸配合间隙过小;装配活塞环方法不当 或装配时随意压缩或伸张环口而引起变形;装配汽缸套或紧定汽缸盖的方法不正确,引起缸套变形;柴油机长期在高温、大负荷 工况下运转,引起润滑油膜破坏;润滑油不足或污染严重等。

2 延长活塞环使用寿命的措施

2.1 正确使用和维护柴油机

柴油机启动时应尽量采用预热启动方法:冬季运转发动机时, 机体温度应保持在正常范围内,禁止猛轰油门、强制升温、紧急 制动停车等不良操作习惯、防止在低温状态下负荷猛增猛减及长 时间怠速运转,并尽量减少冷启动次数。

切实做好新机及大修后柴油机磨合期内的磨合运转、保养和 清洗工作。运载车辆行驶过程中,保持中速行驶并合理装载。

加强“三滤”的维护并及时更换滤芯。据资料介绍,若1g灰 尘进入汽缸内,可使汽缸上部磨损0.01mm,使活塞磨去0.75g的 质量,使活塞环磨去0.009mm。所以必须定期强制维护空气滤清 器、机油滤清器、柴油滤清器。

正确选用、检查和更换润滑油,应选用同一牌号、同一厂家、 同一粘度和质量等级的润滑油,严禁不同粘度和质量等级的润滑 油混用,加注时选在无风无污染的场合,以防止灰尘及水等污染 物进入。

应根据气候环境和柴油机的性能等因素正确选用燃油,并认 真校正和调整喷油器喷油压力和喷油泵的供油提前角,确保柴油 机在最佳状态下运转。

避免柴油机在缺少冷却水或长时间过热状态运转,禁止在柴 油机机体温度过高时加注冷却液或用水冲洗机体等。

2.2 提高柴油机的修配质量

加强零配件在选配和组装时的每一道工序的清洁及防污染工 作。

正确选配和组装活塞环,现在高速柴油机活塞环表面均采用 镀铬、钼等工艺,禁止采用磨环的方法来修整“侧隙”;安装活塞 环时应使用专用工具,活塞环口应禁止随意扩张和压缩,防止因 装配方法不当而使活塞环出现上下扭曲的永久变形;活塞连杆组 装入汽缸时。禁止猛力敲打,以防止活塞环与汽缸发生磕碰而导 致损伤、裂纹等。

曲轴轴向间隙应符合规定,连杆的弯曲和扭曲必须校正,以 确保活塞在汽缸中的正确位置。

汽缸套的选配和安装方法必须正确,防止因安装不当造成汽 缸套局部变形、倾斜和产生应力集中;汽缸套与缸体的过盈量以 及汽缸套安装后上平面凸出量应严格控制在规定的范围内;正确 紧固汽缸盖,汽缸盖和车杆轴承盖等螺栓的扭矩应均匀且符合规 定。

重视柴油机组装后的冷磨热试,磨合时间以16小时为宜;据 资料介绍,经磨合的活塞环比未经磨合的活塞环寿命长20%~30%,所以必须引起重视,并 认真做好调试、拆检和清洗工作。

2.3 加强活塞环的储存管理工作

活塞环的储存应根据不同类型的柴油机分类存放,防止混存 和混装;在储存和搬运过程中防止摔碰,以免造成折损、裂纹、变 形等;活塞环在保管过程中应将其平放,避免不稳定的放置状 态,并防止因管理不善而造成锈蚀等。

工程建设机械2005.NO.7

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