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

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