第8讲_活塞、活塞环检修

1、第第8讲讲 活塞、活塞环检修活塞、活塞环检修 一、回顾与引入一、回顾与引入 二、二、活塞的损坏与检修活塞的损坏与检修 三、三、活塞的验收活塞的验收 四、四、活塞环的工作条件和损坏形式活塞环的工作条件和损坏形式 五、五、通过扫气口检查活塞环通过扫气口检查活塞环 六六、活塞环的损坏与检修活塞环的损坏与检修 七七、配换活塞环工艺配换活塞环工艺 八八、验收活塞环验收活塞环 一、回顾与引入一、回顾与引入 问题问题1：气缸套磨损的修复方法有哪些？ 问题问题2：气缸套裂纹产生的原因有哪些？ 问题问题3：气缸套拉缸的原因有哪些？ 问题问题4：活塞的工作条件是怎样的？ 问题问题5：活塞的主要损坏形式有哪些？ 一

2、、回顾与引入一、回顾与引入 活塞工作时承受着很大的机械应力和热应 力，同时还承受着摩擦。因此，在使用中活 塞容易损坏，特别是高速柴油机的活塞。活 塞的主要损坏形式有：外圆表面及环槽的磨 损、裂纹和破裂，顶部烧蚀等。 二、二、活塞的损坏与检修活塞的损坏与检修 1活塞外表面的磨损检测 2活塞环槽的磨损检修 3活塞裂纹的检修 4活塞顶部烧蚀的检修 1活塞外表面的磨损检测活塞外表面的磨损检测 活塞外表面磨损部位与检测 一般中、小型柴油机的筒形活塞裙部外 表面容易发生磨损。大型十字头式柴油机正 常运转中活塞外圆面是不会磨损的，只有在 活塞运动装置不正和拉缸等异常情况下才会 发生。 1活塞外表面的磨损检测

3、活塞外表面的磨损检测 活塞外表面磨损部位与检测 在船上是通过测量活塞直径来检验活塞 的磨损程度。通常采用外径千分尺、游标卡 尺进行测量。测量部位为活塞的上部、中部 和裙部的外径，有承磨环的活塞应测量每道 环的外径。测量每一测量点的横截面上相互 垂直的两个直径：平行曲轴方向的直径和垂 直曲轴方向的直径。 将测量值记录在表格中，计算出每个横 截面的圆度、纵截面的圆柱度，以其中最大 值与说明书或标准比较，以确定活塞的磨损 程度。 1活塞外表面的磨损检测活塞外表面的磨损检测 活塞外圆表面磨损的修复 活塞裙部外圆表面磨损不太严重时，采 用光车裙部外圆，消除几何形状误差。光车 后仍符合活塞与气缸间隙要求时

4、，可继续使 用。否则依活塞材料不同采用不同的对策， 铝活塞采用换新；铸铁活塞采用热喷涂、镀 铁等工艺恢复尺寸；铸钢活塞采用镀铁、堆 焊金属等恢复尺寸。承磨环过度磨损、严重 拉伤或松动时应换新。 2活塞环槽的磨损检修活塞环槽的磨损检修 环槽磨损的原因 环槽端面磨损主要是由于环在环糟中的相 对运动，包括环在环槽中往复运动(即环上、 下运动)、环的径向胀缩运动、环在环槽中的 转动和扭曲运动。 其次是由于新气中的灰尘硬质颗粒、燃气 中的炭粒，尤其是燃用重油时的更大更坚硬 的炭粒，这些硬质颗粒在环与环槽端面之间 形成磨粒加速环槽端面的磨损。 此外，如果燃烧室的高温使活塞头部和环 糟变形、材料性能下降、环

5、与环槽端面间的 油膜破坏时，则环槽磨损更加严重。 2活塞环槽的磨损检修活塞环槽的磨损检修 环槽磨损的测量与修复 根据环槽端面磨损情况可选用以下方法修 复： 1)光车或磨削环槽端面，依加工后的修理 尺寸配制相应加大尺寸的活塞环，保证平面 间隙符合原有要求。 2)光车环槽端面或采用喷焊、堆焊、镀铬 等工艺恢复环槽原有尺寸。 3)环槽端面镶垫环恢复环槽原有尺寸。 2活塞环槽的磨损检修活塞环槽的磨损检修 3活塞裂纹的检修活塞裂纹的检修 活塞头触火面裂纹 活塞头部触火面裂纹是指在活塞顶面产生 的径向或圆周向裂纹、起吊孔边缘裂纹及第 一道环槽根部裂纹。 3活塞裂纹的检修活塞裂纹的检修 活塞头触火面裂纹 活

6、塞头部裂纹主要是热应力引起的，同时 还有机械应力的作用。 活塞顶面裂纹还会因冷却不充分，活塞顶 面散热不良所致。 活塞顶面的起吊孔边缘和第一道环槽根部 会因应力集中产生裂纹。 3活塞裂纹的检修活塞裂纹的检修 活塞冷却侧裂纹 活塞顶面冷却侧、筒状活塞的活塞销座处 产生裂纹更是屡见不鲜。主要是由于过大的 机械应力引起的，同时还会由于设计不良、 材质不佳和毛坯制造缺陷等在这些部位存在 应力集中而加速裂纹的产生。 3活塞裂纹的检修活塞裂纹的检修 活塞裂纹可通过观察或着色探伤进行检查 。 钢质、铝质活塞的顶部裂纹较轻时，可采 用焊补工艺修理，钢质活塞顶部裂纹严重时 采用局部更换。活塞环槽根部裂纹、活塞上

7、 穿透性裂纹及无法修理的冷却侧裂纹则应将 活塞报废换新。 4活塞顶部烧蚀的检修活塞顶部烧蚀的检修 烧蚀原因 首先由于活塞顶部直接与燃气和火焰接触 ，温度很高，尤其当喷油定时不正、喷油器 安装不良或冷却侧结垢时使顶部局部过热， 温度更高； 其次，由于柴油机燃用的重油中含钒、钠 过多，就会在活塞顶部温度达550C以上的部 位产生高温腐蚀。同时，活塞材料过热时发 生氧化、脱碳而使其化学成分变化。 4活塞顶部烧蚀的检修活塞顶部烧蚀的检修 烧蚀原因 在以上因素综合作用下，活塞顶部金属产 生层层剥落使顶部厚度逐渐减薄，出现钒腐 蚀的麻点或凹坑，大小、深浅不一地分布于 活塞顶部，这种现象称为活塞顶部烧蚀。严

8、 重时可使顶部烧穿。 4活塞顶部烧蚀的检修活塞顶部烧蚀的检修 烧蚀测量和修复 活塞顶部烧蚀的程度可用活塞顶部样板和 塞尺进行测量。 4活塞顶部烧蚀的检修活塞顶部烧蚀的检修 烧蚀测量和修复 活塞顶部烧蚀的程度可用活塞顶部样板和 塞尺进行测量。 4活塞顶部烧蚀的检修活塞顶部烧蚀的检修 烧蚀测量和修复 当烧蚀量超过规定值时应换新活塞。在缺 乏备件或应急情况下可采用以下措施： 1)改变活塞的安装位置：当烧蚀尚不太严 重，而且活塞结构又允许的情况下，改变活 塞安装角度。 2)焊补修理：烧蚀严重时可采用堆焊工艺 进行修补，焊后进行机械加工恢复活塞顶部 形状。 3)换新：当活塞顶部最大烧蚀厚度超过说 明书规

9、定值或使活塞顶部厚度减至设计厚度 的一半时应将活塞报废换新。 三、三、活塞的验收活塞的验收 所购置的成品活塞是按照柴油机制造厂的 备件编号册订购，由厂家供应，不需专门验收 审查，厂家负责产品质量。除此之外购置的成 品活塞或配制活塞均应对其材料成分、性能、 尺寸、形状和位置精度、表面粗糙度等进行验 收。 1材料成分和机械性能符合原设计要求 由供应商和制造厂提供活塞材料成分、机 械性能检验报告单、轮机员应认真审核。 三、三、活塞的验收活塞的验收 2活塞的尺寸、形状、位置精度和表面粗 糙度等均应符合设计图纸的要求 活塞销孔中心线与活塞中心线应垂直， 垂直度要求不大于0.025mm/100mm。 活塞

10、销孔中心线应与活塞中心线相交， 其位置度要求，活塞直径 200mm时应不大于 0.20mm。 活塞环槽平面应与活塞中心线垂直，垂 直度应不大于0.02mm。 活塞顶面形状用样板和塞尺检验活塞顶 面形状，要求符合图纸要求。 三、三、活塞的验收活塞的验收 四、四、活塞环的工作条件和损坏形式活塞环的工作条件和损坏形式 活塞环是柴油机燃烧室的组成零件之一。 具有保持活塞与气缸套之间有效密封的作用 和将活塞热量传递给气缸壁的散热作用，以 及调节气缸润滑油的作用。 活塞环又是柴油机的易损零件，主要损坏 形式有：过度磨损、折断、粘着和弹力丧失 等。 五、五、通过扫气口检查活塞环通过扫气口检查活塞环 通过扫气

11、口检查活塞环等零件是获取柴油 机运转过程中气缸工作信息的直接、简便和 经济的方法。 1检查方法 2观察活塞环的工作状况 1检查方法检查方法 准备 柴油机停车后一段时间，拆除扫气箱上操 纵侧的气缸观察孔盖板，清洁观察孔。借助 一长柄强光灯泡伸入缸中进行观察。此工作 应由两人配合进行，一人观察，一人记录观 察情况。 检查中应使冷却水或冷却油保持循环，以 便检查有无漏泄：关闭主起动阀和起动空气 ，并啮合盘车机；盘车使活塞处于下止点， 并由此位置开始检查。为了观察清楚和判断 正确，必须把零件工作表面擦拭干净。 1检查方法检查方法 观察部位 观察时，盘车使活塞上行至扫气口下方， 自观察孔观看检查气缸壁和

12、活塞头部；当活 塞上行通过扫气口时，清洁并查看活塞头、 活塞环和活塞裙工作表面；活塞继续上行， 查看气缸套下部和活塞杆的情况。 2观察活塞环的工作状况观察活塞环的工作状况 活塞环在气缸中有以下几种可能出现的状 况，观察时应细心观察、分析和判断。 活塞环良好工作状态：活塞环与气缸工 作表面光亮、湿润，环在环槽内活动自如， 无过度磨损痕迹，环的棱边可能尖锐但无毛 刺。 活塞环表面有局部轻微擦伤，且对应棱 边尖锐有毛刺，对应缸壁也有轻微磨损。 活塞环表面上有纵向拉痕，是由燃油中 硬质颗粒造成的。 2观察活塞环的工作状况观察活塞环的工作状况 活塞环槽内如积炭较厚和较硬使环粘于 环槽中，将会造成气缸密封

13、不良。此时可用 木棒触动活塞环检查其是否粘着和粘着的程 度。 活塞环裂纹或折断，亦可用木棒触动进 行判断。 活塞环漏气，使环表面干燥发黑，且缸 壁上有大面积干燥发黑表面。 2观察活塞环的工作状况观察活塞环的工作状况 活塞头、头几道环和环槽内有带颜色（ 稍白、黄、褐色等）的灰状堆积物，是气缸 油中碱性添加剂导致，可引起缸套严重磨损 。 润滑情况：观察缸壁和环上油膜是否充 分，除第一道环外其他环的棱边上应有润滑 油。气缸套内表面上的白色或褐色部分，是 硫酸引起的腐蚀磨损。 六六、活塞环的损坏与检修活塞环的损坏与检修 1活塞环过度磨损与检测 2活塞环的折断 3活塞环粘着 4活塞环弹力丧失 1活塞环过

14、度磨损与检测活塞环过度磨损与检测 活塞环磨损可通过以下测量来判断： 搭口间隙测量 平面间隙测量 活塞环径向厚度测量 1活塞环过度磨损与检测活塞环过度磨损与检测 2活塞环的折断活塞环的折断 一般多是第一、二通活塞环容易发生折断 ，断裂部位多在搭口附近。活塞环可折断成几 段，也可能呈粉碎状，甚至失踪。活塞环折断 会使气缸磨损加剧，二冲程柴油机的断环可能 被吹至排气管或扫气箱中，乃至吹入增压器涡 轮端打坏涡轮叶片，造成严重事故。 活塞环折断的原因很多，除材料缺陷、加 工质量低外，主要是使用中维护管理不良和装 配质量差所致。 2活塞环的折断活塞环的折断 搭口间隙过小 搭口间隙小于装配间隙时，运转中活塞

15、环 受热温度升高，由于搭口处金属膨胀无充分的 余地，便搭口两端对顶产生弯曲，通常是在搭 口附近折断。高增压柴油机燃烧室温度更高， 如果搭口间隙过小更易折断。 2活塞环的折断活塞环的折断 环槽积炭 环槽下端面上的积炭严重时，环活动受阻 ，环与缸壁强力作用，刮下的滑油和金属屑混 合，并在漏泄燃气作用下在环槽下端面上形成 局部的坚硬积炭。活塞环下面有局部的坚硬积 炭，上面受到周期性燃气压力作用，使活塞环 产生弯曲疲劳折断。 活塞环一处折断后燃气漏泄量增加，环槽 积炭更加严重，加上活塞横摆时的冲击使环多 处折断，呈多段状或碎块状，环槽和气缸的磨 损更加剧烈。 2活塞环的折断活塞环的折断 气缸套磨台 活

16、塞组件与气缸套长期相对运动使气缸套 磨损后在缸套上部出现磨台。当活塞上行至上 止点时，第一道活塞环碰撞磨台受到冲击而折 断。 环槽过度磨损 环槽下端面过度磨损后呈倾斜状。当活塞 在上止点附近时，燃气压力作用使环紧贴于倾 斜的环槽下端面上，活塞环产生扭曲变形。随 着活塞下行，燃气压力下降，环的扭曲变形程 度减小而逐渐恢复水平状态。活塞环周期性地 扭曲、水平变形而疲劳折断。 2活塞环的折断活塞环的折断 活塞环挂住气口 二冲程柴油机经常会发生活塞环挂住扫、 排气口使环折断的损坏。由于活塞环开口部位 张力最大，受热变形大，而气缸套上气口之间 的筋受热容易变形，当活塞运动时环与气口相 遇，只要环开口处稍

17、微接住气口就会使环折断 。 2活塞环的折断活塞环的折断 活塞环径向胀缩疲劳 当活塞环弹力不足或缸套过度磨损时，活 塞环与气缸壁不能紧贴，即不能保持气密，以 致高压燃气漏泄将环压入环槽。当活塞下行时 气缸内燃气压力降低，活塞环又从环槽内弹出 。活塞环不断地径向胀缩以致疲劳折断。 3活塞环粘着活塞环粘着 活塞环粘着(或称固着)，是环槽内充满油 污和积炭便活塞环不能自由运动的现象。活 塞环固死在环糟内使其失去密封作用，引起 窜气、功率下降、活塞环折断和缸套磨损加 重等故障。通常第一、二道环容易粘着，严 重时活塞上所有的环均发生粘着。 3活塞环粘着活塞环粘着 检查活塞环是否粘着可以从扫气口观察和 用木

18、棒触动活塞环来判断。还可以从活塞环 的表面变黑情况来识别环是否发生粘着，因 为环粘着时引起燃气下窜而将粘着的环表面 变黑。 粘着的环应报废换新活塞环。首先应将环 从环槽中取出，一般来说不易取出。采用木 棒轻轻敲击活塞环使之松动，或先用煤油浸 泡使积炭变软后再用木棒敲击使之松动，最 后用专用工具将环取出。取环时切勿用扁铲 、凿子等工具，以免损伤环槽。 4活塞环弹力丧失活塞环弹力丧失 活塞环经过长期使用产生不均匀磨损，或 由于过热、粘着和材料疲劳等使其弹力部分 或全部丧失，造成活塞环的密封作用下降或 消失。 在船上对活塞环弹力的检查方法有以下几 种： 测量活塞环自由开口。 吊缸检修时，将活塞环进行

19、清洁，人为 使其自由开口闭合或扩大一倍，松开后测量 变形后的自由开口大小。若变形后的开口增 大量超过10% a0时，表明活塞环的弹力过小 。 4活塞环弹力丧失活塞环弹力丧失 对比法是用新旧 环的弹力对比检查弹 力的方法。 4活塞环弹力丧失活塞环弹力丧失 吊缸后，将活塞环和气缸分别清洁干净 ，将环装入气缸并用手推动。一般正常弹力 的活塞环是不容易装入气缸的，装入缸中也 难以用手使之移动。如果旧环易于装入缸中 且轻轻触动环即沿缸壁移动，表明活塞环弹 力过小。 活塞环弹力部分或全部丧失时应换新活塞 环。但在无备件的情况下可采用应急方法暂 时恢复环的部分弹力。具体作法是用小锤敲 击活塞环内圆表面。自搭

20、口对面部位开始重 敲，然后逐渐向两侧敲击，用力逐渐减小， 使环的开口增大，弹力增加。但应注意，不 可用力过大，以免将环敲断。 七七、配换活塞环工艺配换活塞环工艺 活塞环是易损件，损坏后一般采用换新 处理。为了保证装配质量，在配换活塞环时 应注意以下问题。 1新环的检查 2新环的修配 3新环的安装 4新环的磨合运转 1新环的检查新环的检查 使用活塞环的备件前应对其进行必要的 检查： 外观检查 测量搭口间隙和平面间隙 测量环的径向厚度和环槽深度 检查环的弹力 2新环的修配新环的修配 修锉搭口。为了防止活塞环搭口两端 锋利棱边刮伤缸壁及挂住气口，应将搭口两 端修挫成较大圆角，一般圆角半径为3 5mm。目前，有的新环在制造时己将搭口修 锉好，故安装前不需修锉。 修锉上、下两端的棱边。