活塞环是柴油机中形状简单而作用十分重要的零部件,它密封燃烧室以保证柴油机正常工作。同时它的工作条件又是极苛刻的,在高温、高压下工作,运动方向、运动速率变化又很大,工作过程中极易受到损伤。在故障分析、排除与活塞环的安装中,都离不开活塞环技术状态检测,所以我们在分析活塞环常见故障之前,应先讨论活塞环技术状态检测。
1活塞环技术状态检测
1.1弹力
为了确保活塞环外表面与气缸套内壁紧密贴合,活塞环应有一定的弹力,弹力决定活塞环密封性能的好坏,机型不同,活塞环的弹力不同。若弹力过小,则贴向气缸壁不够紧密,将产生漏气、传热不良等;若弹力过大,则加速气缸壁与活塞环的磨损。弹力一般用弹力检验仪检验,在没有弹力检验仪的情况下,可用塑性变形法、对比法和车上检验法检查。
(1)弹力检验仪检验:使环开口朝向一侧,便于观察和测量。当开口间隙达到规定值时,弹力应符合规定数值。
(2)塑性变形法:用力将环的自由开口闭合(或把开口扩大为原自由开口的一倍)之后放松,其塑性变形量应不大于原自由开口的10%,说明活塞环的弹力合格。也可用力将环口两端面错开一段距离,放松后若能自动还原,说明活塞环弹力合格。注意错开距离不能过大,否则易折断活塞环。
(3)对比法:将新旧环的自由开口间隙相比较,若旧环自由开口间隙小,则有塑性变形,弹力下降。也可将被检验的旧环和新环上下侧立在一起,用手在环上施加力,如果旧环的开口相碰,而新环的开口还有相当的间隙,表明旧环弹力不够。
1.2开口间隙
活塞环以常温状态装入气缸后,其开口处应留适当的间隙,即为“开口间隙”。留开口间隙的目的是为了防止活塞环受热膨胀后卡死在气缸内。但开口间隙也不易过大,过大易造成高温燃气下窜和机油上窜燃烧室。因此在柴油机维修中,必须检查活塞环在气缸内的开口间隙,检查时,先把活塞环清洁干净,放人气缸套未磨损处,用活塞顶部把它推平,然后用塞尺进行测量。
1.3侧隙
活塞环在环槽内的上、下间隙称为侧隙。侧隙的大小要适当,若侧隙过大,会加剧对环槽的冲击,加速磨损,并且环的泵油作用增大,从而导致机油耗量增加和造成燃烧室积碳;若侧隙小,环受热膨胀后会卡死在槽内,失去密封作用。侧隙一般是上部活塞环大于下部活塞环,第一道活塞环的侧隙最大,往下逐渐减小。这是由于上部环的温度高,所以侧隙就留的大。检验侧隙时,一般是用塞尺进行检验。(1)将活塞环装人环槽内,用塞尺分别在几个位置测量环与环槽之间的间隙。(2)把活塞环外边沿反向放人环槽内,边滚动活塞环边用塞尺测量环与环槽的间隙。检验测量后若侧隙过小,可将活塞环放在涂有研磨砂的玻璃板上或放在固定于平板上的0号细砂布上,用手均匀按压在活塞环上,以“8”字形不断推磨。注意随时检查侧隙,以免磨削太多。
1.4背隙
活塞环装在活塞上并装人气缸中后,活塞环变成了一个正圆形,它与活塞环槽的底部径向间有一定的间隙,以保证活塞环的正常工作,这个间隙称为活塞环的背隙。活塞环背隙的检查方法:将活塞环插人活塞的环槽中,用直尺靠在活塞外径上,再用0.40~0.45mm的钢丝来测量有无背隙。
2活塞环常见故障分析
活塞环常见故障是漏气、对口、挫伤、折断、咬死、窜油等。
(1)漏气。活塞环各环开口错开位置不正确。对口、开口间隙过大,环拉伤、折断或咬死等,导致燃气“迷路”作用不好而造成跑气。活塞环跑气时,气缸压力降低,严重时在不减压的情况下,能够摇转曲轴,在机油加油口能听到“渴、渴”的漏气嘘叫声,并伴有烟气冒出。
(2)对口。发动机运转时,活塞环除内缩外胀外,还有沿圆周“蠕动”的运动。造成这种“蠕动”的原因是缸套、活塞的锥度、不圆度、配合间隙过大,连杆弯曲、气缸壁研磨网纹路不·规则等,最后导致活塞环对口。
(3)挫伤(拉伤)。活塞环开口间隙、背隙过小,环与缸壁摩擦力过大,缸内积碳严重、装配时污损和油料不清洁等都会导致拉伤。
(4)折断。活塞环开口间隙过小,旧气缸换新活塞环后,第一道气环撞击缸套,因磨损而出现台肩(用手能触摸到),或装配时活塞环开口扩张得过大等,都会导致活塞环折断。
(5)咬死。活塞环侧隙过小,拆装时没用专用工具,使活塞环出现螺旋形状变形而产生弹性效应或缸内积碳严重等,都会导致活塞环咬死。
(6)窜油。活塞环开口间隙、侧隙(边隙)过大,扭转环(扭曲环)、锥形环上下方向装反,油道孔堵塞等都易导致窜油。除此之外,活塞环开口间隙过小,开口处撞击;侧隙过大,环与环槽撞击;旧气缸换新环,第一道气环与缸套台肩撞击等,都会导致发动机运转时有噪声。
由上可知,除活塞环装配的“三隙”(开口间隙、侧隙、背隙)的技术状态外,发动机积碳和润滑油的质量也是导致活塞环故障的重要原因。