船舶柴油机活塞环故障分析Microsoft Word 文档 (3)

目录

1. 活塞环的工作条件----------------------------------------------2

2. 活塞环的主要故障----------------------------------------------3

3. 影晌活塞环工作的主要因素--------------------------------------4 3.1活塞环硬度和缸套硬度匹配------------------------------------5 3.2活塞环搭口间隙----------------------------------------------6 3.3活塞环和缸套的几何配合状况----------------------------------7 3.4活塞环槽----------------------------------------------------8 3.5燃油品质和气杠油量------------------------------------------9 3.6日常维护修理------------------------------------------------10 结束语------------------------------------------------------------11 参考文献----------------------------------------------------------12

内容摘要

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汽缸壁的散热作用，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。此文通过对活塞环故障实例的分析，阐述了产生故阵的主要原因和主要影响因素，对日常运行管理提出了切实可行的建议，还对新型活塞环磨损监控系统作了简单介绍。

关健词活塞环搭口间隙故障维护管理影响监控

前言

活塞环的主要作用是密封燃烧室，保证活塞到达上止点时，燃烧室内的新鲜空气有足够的温度和压力，满足燃油自燃的温度，并使燃烧迅速、及时和完善;切实保证气缸内高压燃气膨胀作功而不泄漏，对燃油燃烧和柴油机的工作状态起着至关重要的作用。众所周知，活塞环的密封作用，是靠活塞环本身的弹性，和在气缸内气体压力的作用下紧贴于气缸壁和活塞环槽平面来实现的。但是，活塞环和气缸套这对摩擦副工作条件非常恶劣，摩擦损失占到整个柴油机摩擦损失功率的55%---65%。活塞环运行中的管理和维护，对保证柴油机的安全可靠和经济运行显得尤为重要。

第一章活塞环的工作条件

船用十字头式长冲程低速柴油机中，每个活塞大约有4--6道气环。第一道活塞环直接受到高温高压燃气的作用;其它环由于燃气经活塞环的搭口，气缸壁面和环槽处的漏泄，也受到燃气不同程度的作用。通常气缸内气体经上两道气环密封后，第二道环下方气体压力下降到气缸内压力的10%左右。因此，密封的主要作用是靠上面两道气环。

工作中，活塞环被活塞带动相对于气缸套做往复运动。由于气体压力，活塞往复运动的惯性力，活塞环与气缸套之间产生的摩擦力，以及活塞横向振动和气口挂碰等作用，使活塞环在环槽中产生十分复杂的运动，其中有:轴向运动、径向运动、回转运动，扭曲振动等。由于气缸套壁面失国、存在锥度，活塞环在本身弹力作用下还要产生张合的交变运动。

活塞环在高温高压下工作，润滑条件较差，运动状态十分复杂，使环同气缸套及环槽之间产生严重的磨擦。柴油机运行中，还会因燃烧不良，滑油过多将活塞环粘着在环槽中，使活塞环失去密封作用，甚至损坏。

第三章影响活塞环工作的主要因素

3.1 活塞环硬度和缸套硬度匹配

通常SULZER主机缸套有两种类型，一种硬度相对较硬，另一种则较软。一般欧洲和中国的专利厂均生产后一种缸套，而日本的制造厂则生产前面一种。对应于两种缸套，配备有各种硬度的活塞环，如果选择不当，则会造成缸套磨损过快，或是活塞环磨损过快。应当首先了解主机现装缸套的硬度，然后再决定订购什么硬度的活塞环，不能盲目订购，以免造成异常磨损，带来损失。

3.2 活塞环搭口间隙

活塞环的搭口间隙可以保证活塞环在工作时有足够的受热膨胀余地，同时可以使活塞环在正常工作时有一定的周向运动。

活塞环搭口间隙过小，会使活塞环在工作时的热膨胀受到限制而在搭口处产生挤压，从而容易在搭口的对侧发生环的折断现象。

由于活塞环和气缸套在运行中会产生磨损，环的搭口间隙会逐渐增大。活塞环的径向力，主要是环自身的弹力，和气体作用在环背的气体力。搭口间隙的存在使气体力的合力方向朝环内圆面分体，如图1所示。

当搭口间隙过大时，会在搭口的对侧产生较大磨损，同时也图1活塞环受力图使环的径向厚度减小，弹性降低，严重时造成环的断裂，如果环槽结碳严重则容易发生环粘着故库。

3.3 活塞环和缸套的几何配合状况

随着柴油机的运行，气缸套会产生不均匀磨损，在周向和轴向会分别产生椭圆度、锥度和不圆柱度。活塞环在气缸内上下运动时，活塞环会产生周期性的张合运动;同时活塞环的椭圆度同缸套的椭国度不可避免会有误差，特别是换用新的活塞环后，在活塞环和缸套的密封配合面上会产生不同程度的漏光度。通常要求新的活塞环安装在气缸中时总的周向漏光度要小于90度，连续漏光度要小于30度，在搭口两侧的30度范围之内不能有漏光，一般质量好的新活塞环都能达到上述要求。

图2

检查安装新的备件活塞环时，必须认真检查环的几何尺寸(厚度，高度，直径等)及表

面光洁度，尤其注意检查弹性。弹性的大小检验可通过用力将自由状态下活塞环的搭口闭合或将开口增大一倍，看其放松后开口间隙的变化量是否小于原开口间隙的10%，否则弹性过小。也可以将备用环标准环共同施加相同的力，比较图2备用环检查示意图两环开口间隙的大小，其方法如图2所示。

3.4 活塞环槽

柴油机在运行过程中，活塞环不仅随着活塞在缸套中作上下往复运动，而且在环槽内作着径向的、周向的复杂的交变运动，支持、制约活塞环的环槽的形状，影响甚大。活塞环槽的磨损主要由于活塞环在槽中的扭曲变形引起。由于长期使用，在活塞环的扭曲作用下活塞环会产生不均匀磨损;同时，活塞头部在工作时会受热变形使环槽缩小且向下倾斜，影响活塞环同环摘的正常配合，使环在环槽中呈倾斜状态。因此，在吊缸检修时要仔细测量环槽的几何尺寸，如图3所示。

若发现环槽倾田3环枪几何尺寸斜过大或磨损过大形成了凸台时，应用手持砂轮将凸台磨平或送厂进行恢复性修理。查阅某轮主机的检修记录，发现某缸连续几次吊缸都是由于第4道活塞环断裂，而且运行时间都很短。吊缸发现该环槽已经磨成喇叭形.环槽下表面异常磨损并呈明显的锥形，活塞环换新只运行650小时左右就粉碎性断裂，最后只好更换活塞头。

3.5 燃油品质和气缸油量

爆发压力与压缩压力之差，对活塞环的影响很大。不同产地、不同标号的燃油，理化性能相差甚大，而燃油的品质对爆发压力的影响是相当直接的。由于加油港经常变动，船上常使用不同国家、厂家的燃油。因产地和炼油工艺的不同，其性能指标也不同，不能使用同样的方法对燃油进行处理(例如分油机比重环直径的大小，对不同比重的燃油，在不同加热温度时有不同的要求)。燃油中的灰分过高，将加剧活塞环和缸套的磨损，必然影响柴油机的燃烧过程，造成燃烧室内温度过高。

过多的气缸油，由于泵油作用在环槽处形成积碳，当气缸内温度过高时积聚的滑