第8講 活塞、活塞環(huán)檢修一、回顧與引入二、活塞的損壞與檢修三、活塞的驗收四、活塞環(huán)的工作條件和損壞形式五、通過掃氣口檢查活塞環(huán)六、活塞環(huán)的損壞與檢修七、配換活塞環(huán)工藝八、驗收活塞環(huán) 一、回顧與引入問題1：氣缸套磨損的修復(fù)方法有哪些？問題2：氣缸套裂紋產(chǎn)生的原因有哪些？問題3：氣缸套拉缸的原因有哪些？問題4：活塞的工作條件是怎樣的？問題5：活塞的主要損壞形式有哪些？ 一、回顧與引入活塞工作時承受著很大的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力，同時還承受著摩擦。因此，在使用中活塞容易損壞，特別是高速柴油機的活塞。活塞的主要損壞形式有：外圓表面及環(huán)槽的磨損、裂紋和破裂，頂部燒蝕等。 二、活塞的損壞與檢修1活塞外表面的磨損檢測2活塞環(huán)槽的磨損檢修3活塞裂紋的檢修4活塞頂部燒蝕的檢修 1活塞外表面的磨損檢測活塞外表面磨損部位與檢測一般中、小型柴油機的筒形活塞裙部外表面容易發(fā)生磨損。大型十字頭式柴油機正常運轉(zhuǎn)中活塞外圓面是不會磨損的，只有在活塞運動裝置不正和拉缸等異常情況下才會發(fā)生。 1活塞外表面的磨損檢測活塞外表面磨損部位與檢測在船上是通過測量活塞直徑來檢驗活塞的磨損程度。通常采用外徑千分尺、游標卡尺進行測量。測量部位為活塞的上部、中部和裙部的外徑，有承磨環(huán)的活塞應(yīng)測量每道環(huán)的外徑。測量每一測量點的橫截面上相互垂直的兩個直徑：平行曲軸方向的直徑和垂直曲軸方向的直徑。將測量值記錄在表格中，計算出每個橫截面的圓度、縱截面的圓柱度，以其中最大值與說明書或標準比較，以確定活塞的磨損程度。 1活塞外表面的磨損檢測活塞外圓表面磨損的修復(fù)活塞裙部外圓表面磨損不太嚴重時，采用光車裙部外圓，消除幾何形狀誤差。光車后仍符合活塞與氣缸間隙要求時，可繼續(xù)使用。否則依活塞材料不同采用不同的對策，鋁活塞采用換新；鑄鐵活塞采用熱噴涂、鍍鐵等工藝恢復(fù)尺寸；鑄鋼活塞采用鍍鐵、堆焊金屬等恢復(fù)尺寸。承磨環(huán)過度磨損、嚴重拉傷或松動時應(yīng)換新。 2活塞環(huán)槽的磨損檢修環(huán)槽磨損的原因環(huán)槽端面磨損主要是由于環(huán)在環(huán)糟中的相對運動，包括環(huán)在環(huán)槽中往復(fù)運動(即環(huán)上、下運動)、環(huán)的徑向脹縮運動、環(huán)在環(huán)槽中的轉(zhuǎn)動和扭曲運動。其次是由于新氣中的灰塵硬質(zhì)顆粒、燃氣中的炭粒，尤其是燃用重油時的更大更堅硬的炭粒，這些硬質(zhì)顆粒在環(huán)與環(huán)槽端面之間形成磨粒加速環(huán)槽端面的磨損。此外，如果燃燒室的高溫使活塞頭部和環(huán)糟變形、材料性能下降、環(huán)與環(huán)槽端面間的油膜破壞時，則環(huán)槽磨損更加嚴重。 2活塞環(huán)槽的磨損檢修環(huán)槽磨損的測量與修復(fù)根據(jù)環(huán)槽端面磨損情況可選用以下方法修復(fù)：1)光車或磨削環(huán)槽端面，依加工后的修理尺寸配制相應(yīng)加大尺寸的活塞環(huán)，保證平面間隙符合原有要求。2)光車環(huán)槽端面或采用噴焊、堆焊、鍍鉻等工藝恢復(fù)環(huán)槽原有尺寸。3)環(huán)槽端面鑲墊環(huán)恢復(fù)環(huán)槽原有尺寸。 2活塞環(huán)槽的磨損檢修 3活塞裂紋的檢修活塞頭觸火面裂紋活塞頭部觸火面裂紋是指在活塞頂面產(chǎn)生的徑向或圓周向裂紋、起吊孔邊緣裂紋及第一道環(huán)槽根部裂紋。 3活塞裂紋的檢修活塞頭觸火面裂紋活塞頭部裂紋主要是熱應(yīng)力引起的，同時還有機械應(yīng)力的作用。活塞頂面裂紋還會因冷卻不充分，活塞頂面散熱不良所致?；钊斆娴钠鸬蹩走吘壓偷谝坏拉h(huán)槽根部會因應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋。 3活塞裂紋的檢修活塞冷卻側(cè)裂紋活塞頂面冷卻側(cè)、筒狀活塞的活塞銷座處產(chǎn)生裂紋更是屢見不鮮。主要是由于過大的機械應(yīng)力引起的，同時還會由于設(shè)計不良、材質(zhì)不佳和毛坯制造缺陷等在這些部位存在應(yīng)力集中而加速裂紋的產(chǎn)生。 3活塞裂紋的檢修活塞裂紋可通過觀察或著色探傷進行檢查。鋼質(zhì)、鋁質(zhì)活塞的頂部裂紋較輕時，可采用焊補工藝修理，鋼質(zhì)活塞頂部裂紋嚴重時采用局部更換?；钊h(huán)槽根部裂紋、活塞上穿透性裂紋及無法修理的冷卻側(cè)裂紋則應(yīng)將活塞報廢換新。 4活塞頂部燒蝕的檢修燒蝕原因首先由于活塞頂部直接與燃氣和火焰接觸，溫度很高，尤其當噴油定時不正、噴油器安裝不良或冷卻側(cè)結(jié)垢時使頂部局部過熱，溫度更高；其次，由于柴油機燃用的重油中含釩、鈉過多，就會在活塞頂部溫度達550C以上的部位產(chǎn)生高溫腐蝕。同時，活塞材料過熱時發(fā)生氧化、脫碳而使其化學(xué)成分變化。 4活塞頂部燒蝕的檢修燒蝕原因在以上因素綜合作用下，活塞頂部金屬產(chǎn)生層層剝落使頂部厚度逐漸減薄，出現(xiàn)釩腐蝕的麻點或凹坑，大小、深淺不一地分布于活塞頂部，這種現(xiàn)象稱為活塞頂部燒蝕。嚴重時可使頂部燒穿。 4活塞頂部燒蝕的檢修燒蝕測量和修復(fù)活塞頂部燒蝕的程度可用活塞頂部樣板和塞尺進行測量。 4活塞頂部燒蝕的檢修燒蝕測量和修復(fù)活塞頂部燒蝕的程度可用活塞頂部樣板和塞尺進行測量。 4活塞頂部燒蝕的檢修燒蝕測量和修復(fù)當燒蝕量超過規(guī)定值時應(yīng)換新活塞。在缺乏備件或應(yīng)急情況下可采用以下措施：1)改變活塞的安裝位置：當燒蝕尚不太嚴重，而且活塞結(jié)構(gòu)又允許的情況下，改變活塞安裝角度。2)焊補修理：燒蝕嚴重時可采用堆焊工藝進行修補，焊后進行機械加工恢復(fù)活塞頂部形狀。3)換新：當活塞頂部最大燒蝕厚度超過說明書規(guī)定值或使活塞頂部厚度減至設(shè)計厚度的一半時應(yīng)將活塞報廢換新。 三、活塞的驗收所購置的成品活塞是按照柴油機制造廠的備件編號冊訂購，由廠家供應(yīng)，不需專門驗收審查，廠家負責(zé)產(chǎn)品質(zhì)量。除此之外購置的成品活塞或配制活塞均應(yīng)對其材料成分、性能、尺寸、形狀和位置精度、表面粗糙度等進行驗收。1材料成分和機械性能符合原設(shè)計要求由供應(yīng)商和制造廠提供活塞材料成分、機械性能檢驗報告單、輪機員應(yīng)認真審核。 三、活塞的驗收2活塞的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度等均應(yīng)符合設(shè)計圖紙的要求活塞銷孔中心線與活塞中心線應(yīng)垂直，垂直度要求不大于0.025mm/100mm?；钊N孔中心線應(yīng)與活塞中心線相交，其位置度要求，活塞直徑 200mm時應(yīng)不大于0.20mm?；钊h(huán)槽平面應(yīng)與活塞中心線垂直，垂直度應(yīng)不大于0.02mm?；钊斆嫘螤钣脴影搴腿邫z驗活塞頂面形狀，要求符合圖紙要求。 三、活塞的驗收 四、活塞環(huán)的工作條件和損壞形式活塞環(huán)是柴油機燃燒室的組成零件之一。具有保持活塞與氣缸套之間有效密封的作用和將活塞熱量傳遞給氣缸壁的散熱作用，以及調(diào)節(jié)氣缸潤滑油的作用?；钊h(huán)又是柴油機的易損零件，主要損壞形式有：過度磨損、折斷、粘著和彈力喪失等。 五、通過掃氣口檢查活塞環(huán)通過掃氣口檢查活塞環(huán)等零件是獲取柴油機運轉(zhuǎn)過程中氣缸工作信息的直接、簡便和經(jīng)濟的方法。 1檢查方法2觀察活塞環(huán)的工作狀況 1檢查方法準備柴油機停車后一段時間，拆除掃氣箱上操縱側(cè)的氣缸觀察孔蓋板，清潔觀察孔。借助一長柄強光燈泡伸入缸中進行觀察。此工作應(yīng)由兩人配合進行，一人觀察，一人記錄觀察情況。檢查中應(yīng)使冷卻水或冷卻油保持循環(huán)，以便檢查有無漏泄：關(guān)閉主起動閥和起動空氣，并嚙合盤車機；盤車使活塞處于下止點，并由此位置開始檢查。為了觀察清楚和判斷正確，必須把零件工作表面擦拭干凈。 1檢查方法觀察部位觀察時，盤車使活塞上行至掃氣口下方，自觀察孔觀看檢查氣缸壁和活塞頭部；當活塞上行通過掃氣口時，清潔并查看活塞頭、活塞環(huán)和活塞裙工作表面；活塞繼續(xù)上行，查看氣缸套下部和活塞桿的情況。 2觀察活塞環(huán)的工作狀況活塞環(huán)在氣缸中有以下幾種可能出現(xiàn)的狀況，觀察時應(yīng)細心觀察、分析和判斷?；钊h(huán)良好工作狀態(tài)：活塞環(huán)與氣缸工作表面光亮、濕潤，環(huán)在環(huán)槽內(nèi)活動自如，無過度磨損痕跡，環(huán)的棱邊可能尖銳但無毛刺。活塞環(huán)表面有局部輕微擦傷，且對應(yīng)棱邊尖銳有毛刺，對應(yīng)缸壁也有輕微磨損?；钊h(huán)表面上有縱向拉痕，是由燃油中硬質(zhì)顆粒造成的。 2觀察活塞環(huán)的工作狀況活塞環(huán)槽內(nèi)如積炭較厚和較硬使環(huán)粘于環(huán)槽中，將會造成氣缸密封不良。此時可用木棒觸動活塞環(huán)檢查其是否粘著和粘著的程度?；钊h(huán)裂紋或折斷，亦可用木棒觸動進行判斷?；钊h(huán)漏氣，使環(huán)表面干燥發(fā)黑，且缸壁上有大面積干燥發(fā)黑表面。 2觀察活塞環(huán)的工作狀況活塞頭、頭幾道環(huán)和環(huán)槽內(nèi)有帶顏色（稍白、黃、褐色等）的灰狀堆積物，是氣缸油中堿性添加劑導(dǎo)致，可引起缸套嚴重磨損。潤滑情況：觀察缸壁和環(huán)上油膜是否充分，除第一道環(huán)外其他環(huán)的棱邊上應(yīng)有潤滑油。氣缸套內(nèi)表面上的白色或褐色部分，是硫酸引起的腐蝕磨損。 六、活塞環(huán)的損壞與檢修1活塞環(huán)過度磨損與檢測2活塞環(huán)的折斷3活塞環(huán)粘著4活塞環(huán)彈力喪失 1活塞環(huán)過度磨損與檢測活塞環(huán)磨損可通過以下測量來判斷：搭口間隙測量平面間隙測量活塞環(huán)徑向厚度測量 1活塞環(huán)過度磨損與檢測 2活塞環(huán)的折斷一般多是第一、二通活塞環(huán)容易發(fā)生折斷，斷裂部位多在搭口附近?；钊h(huán)可折斷成幾段，也可能呈粉碎狀，甚至失蹤?；钊h(huán)折斷會使氣缸磨損加劇，二沖程柴油機的斷環(huán)可能被吹至排氣管或掃氣箱中，乃至吹入增壓器渦輪端打壞渦輪葉片，造成嚴重事故。活塞環(huán)折斷的原因很多，除材料缺陷、加工質(zhì)量低外，主要是使用中維護管理不良和裝配質(zhì)量差所致。 2活塞環(huán)的折斷搭口間隙過小搭口間隙小于裝配間隙時，運轉(zhuǎn)中活塞環(huán)受熱溫度升高，由于搭口處金屬膨脹無充分的余地，便搭口兩端對頂產(chǎn)生彎曲，通常是在搭口附近折斷。高增壓柴油機燃燒室溫度更高，如果搭口間隙過小更易折斷。 2活塞環(huán)的折斷環(huán)槽積炭 環(huán)槽下端面上的積炭嚴重時，環(huán)活動受阻，環(huán)與缸壁強力作用，刮下的滑油和金屬屑混合，并在漏泄燃氣作用下在環(huán)槽下端面上形成局部的堅硬積炭?；钊h(huán)下面有局部的堅硬積炭，上面受到周期性燃氣壓力作用，使活塞環(huán)產(chǎn)生彎曲疲勞折斷?；钊h(huán)一處折斷后燃氣漏泄量增加，環(huán)槽積炭更加嚴重，加上活塞橫擺時的沖擊使環(huán)多處折斷，呈多段狀或碎塊狀，環(huán)槽和氣缸的磨損更加劇烈。 2活塞環(huán)的折斷氣缸套磨臺活塞組件與氣缸套長期相對運動使氣缸套磨損后在缸套上部出現(xiàn)磨臺。當活塞上行至上止點時，第一道活塞環(huán)碰撞磨臺受到?jīng)_擊而折斷。環(huán)槽過度磨損環(huán)槽下端面過度磨損后呈傾斜狀。當活塞在上止點附近時，燃氣壓力作用使環(huán)緊貼于傾斜的環(huán)槽下端面上，活塞環(huán)產(chǎn)生扭曲變形。隨著活塞下行，燃氣壓力下降，環(huán)的扭曲變形程度減小而逐漸恢復(fù)水平狀態(tài)?；钊h(huán)周期性地扭曲、水平變形而疲勞折斷。 2活塞環(huán)的折斷活塞環(huán)掛住氣口二沖程柴油機經(jīng)常會發(fā)生活塞環(huán)掛住掃、排氣口使環(huán)折斷的損壞。由于活塞環(huán)開口部位張力最大，受熱變形大，而氣缸套上氣口之間的筋受熱容易變形，當活塞運動時環(huán)與氣口相遇，只要環(huán)開口處稍微接住氣口就會使環(huán)折斷。 2活塞環(huán)的折斷活塞環(huán)徑向脹縮疲勞當活塞環(huán)彈力不足或缸套過度磨損時，活塞環(huán)與氣缸壁不能緊貼，即不能保持氣密，以致高壓燃氣漏泄將環(huán)壓入環(huán)槽。當活塞下行時氣缸內(nèi)燃氣壓力降低，活塞環(huán)又從環(huán)槽內(nèi)彈出。活塞環(huán)不斷地徑向脹縮以致疲勞折斷。 3活塞環(huán)粘著活塞環(huán)粘著(或稱固著)，是環(huán)槽內(nèi)充滿油污和積炭便活塞環(huán)不能自由運動的現(xiàn)象?；钊h(huán)固死在環(huán)糟內(nèi)使其失去密封作用，引起竄氣、功率下降、活塞環(huán)折斷和缸套磨損加重等故障。通常第一、二道環(huán)容易粘著，嚴重時活塞上所有的環(huán)均發(fā)生粘著。 3活塞環(huán)粘著檢查活塞環(huán)是否粘著可以從掃氣口觀察和用木棒觸動活塞環(huán)來判斷。還可以從活塞環(huán)的表面變黑情況來識別環(huán)是否發(fā)生粘著，因為環(huán)粘著時引起燃氣下竄而將粘著的環(huán)表面變黑。粘著的環(huán)應(yīng)報廢換新活塞環(huán)。首先應(yīng)將環(huán)從環(huán)槽中取出，一般來說不易取出。采用木棒輕輕敲擊活塞環(huán)使之松動，或先用煤油浸泡使積炭變軟后再用木棒敲擊使之松動，最后用專用工具將環(huán)取出。取環(huán)時切勿用扁鏟、鑿子等工具，以免損傷環(huán)槽。 4活塞環(huán)彈力喪失活塞環(huán)經(jīng)過長期使用產(chǎn)生不均勻磨損，或由于過熱、粘著和材料疲勞等使其彈力部分或全部喪失，造成活塞環(huán)的密封作用下降或消失。在船上對活塞環(huán)彈力的檢查方法有以下幾種：測量活塞環(huán)自由開口。吊缸檢修時，將活塞環(huán)進行清潔，人為使其自由開口閉合或擴大一倍，松開后測量變形后的自由開口大小。若變形后的開口增大量超過10% a 0時，表明活塞環(huán)的彈力過小。 4活塞環(huán)彈力喪失對比法是用新舊環(huán)的彈力對比檢查彈力的方法。 4活塞環(huán)彈力喪失吊缸后，將活塞環(huán)和氣缸分別清潔干凈，將環(huán)裝入氣缸并用手推動。一般正常彈力的活塞環(huán)是不容易裝入氣缸的，裝入缸中也難以用手使之移動。如果舊環(huán)易于裝入缸中且輕輕觸動環(huán)即沿缸壁移動，表明活塞環(huán)彈力過小。活塞環(huán)彈力部分或全部喪失時應(yīng)換新活塞環(huán)。但在無備件的情況下可采用應(yīng)急方法暫時恢復(fù)環(huán)的部分彈力。具體作法是用小錘敲擊活塞環(huán)內(nèi)圓表面。自搭口對面部位開始重敲，然后逐漸向兩側(cè)敲擊，用力逐漸減小，使環(huán)的開口增大，彈力增加。但應(yīng)注意，不可用力過大，以免將環(huán)敲斷。 七、配換活塞環(huán)工藝活塞環(huán)是易損件，損壞后一般采用換新處理。為了保證裝配質(zhì)量，在配換活塞環(huán)時應(yīng)注意以下問題。1新環(huán)的檢查2新環(huán)的修配3新環(huán)的安裝4新環(huán)的磨合運轉(zhuǎn) 1新環(huán)的檢查使用活塞環(huán)的備件前應(yīng)對其進行必要的檢查：外觀檢查測量搭口間隙和平面間隙測量環(huán)的徑向厚度和環(huán)槽深度檢查環(huán)的彈力 2新環(huán)的修配修銼搭口。為了防止活塞環(huán)搭口兩端鋒利棱邊刮傷缸壁及掛住氣口，應(yīng)將搭口兩端修挫成較大圓角，一般圓角半徑為35mm。目前，有的新環(huán)在制造時己將搭口修銼好，故安裝前不需修銼。修銼上、下兩端的棱邊。為了減少氣缸的磨損和擦傷及有利于潤滑，應(yīng)修銼活塞環(huán)上、下端棱邊的尖鋒和毛刺。新環(huán)檢查時，為保證各種間隙值而進行的修配工作。 2新環(huán)的修配 3新環(huán)的安裝簡易法是針對中、小尺寸的活塞環(huán)，在無專用工具的情況下用結(jié)實的繩子套在環(huán)的開口兩端，用手拉繩將開口擴大裝入環(huán)糟內(nèi)。 3新環(huán)的安裝應(yīng)把新環(huán)裝在第一、二道環(huán)槽中，舊環(huán)裝在其他環(huán)槽中，既便于新環(huán)磨合又能發(fā)揮舊環(huán)的密封作用。一般情況下，不應(yīng)一次更換所有舊環(huán)，更不可因一環(huán)損壞而更換所有舊環(huán)。裝到活塞上的各道環(huán)的開口位置應(yīng)錯開,切勿使開口在同一位置，以免燃氣下竄。裝好環(huán)的活塞在未吊入缸中之前，應(yīng)放于木板上妥善保管，以免損傷活塞和活塞環(huán)的工作表面，小型柴油機尤為重要。 4新環(huán)的磨合運轉(zhuǎn)活塞環(huán)換新后必須經(jīng)磨合運轉(zhuǎn)才能投入使用工況運轉(zhuǎn)，一般需經(jīng)20-24h磨合運轉(zhuǎn)。在磨合期間應(yīng)使氣缸油供油量達最大值。 八、驗收活塞環(huán)活塞環(huán)應(yīng)按技術(shù)要求進行驗收。主要技術(shù)要求：活塞環(huán)的尺寸、形狀和位置精度及表面粗糙度應(yīng)符合圖紙的要求；活塞環(huán)的材料可用HT250、HT300或合金鑄鐵?；钊h(huán)的硬度和金相組織應(yīng)符合要求。 活塞環(huán)外觀檢查?；钊h(huán)工作表面不允許有氣孔、裂紋，疏松、夾渣、飛邊和毛刺等缺陷，環(huán)兩端面及內(nèi)圓面上允許有一定大小的氣孔。 八、驗收活塞環(huán)活塞環(huán)彈力檢查。活塞環(huán)自由開口值應(yīng)為(0.100.13)D(D為活塞環(huán)直徑)。活塞環(huán)密封性檢查。采用漏光法檢查活塞環(huán)的密封性。