柴油机活塞部件结构特点与技术状态检修

柴油机活塞部件结构特点与技术状态检

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摘要：随着时代的进步，国家的发展越来越好，柴油机正朝着高强度的方向发展。作为其主要受热部件之一的活塞，其温度和温度梯度也在不断增加。较高的温度和较大的温度梯度会导致活塞产生一定的热应力和热变形，直接影响活塞的强度、润滑性能和运动特性，甚至会导致拉缸问题。发动机工作时，活塞头直接暴露在高温气体中，会导致活塞材料的疲劳强度降低，缩短活塞的热疲劳寿命；现代发动机活塞头的设计还考虑了高气体温度引起的热变形。

关键词：柴油机；活塞部件；结构特点；技术状态检修

引言

活塞是柴油机的主要运动机件之一，是燃烧室的组成部分。活塞工作时承受着很大的机械应力和热应力，同时还承受着摩擦力，因此，活塞是易损件。活塞的常见损伤有烧蚀、磨损、拉伤和裂纹等。活塞价格比较便宜，在农机维修中一般不对活塞进行修理，而是直接更换。但是作为农机维修推广人员，需要了解认识柴油机这个重要的部件，了解他的结构特点，知道活塞发生损伤的原因，掌握检测方法，以确定活塞是否需要更换。

1活塞的结构特点

1.1活塞顶部

活塞第一环槽以上部分称活塞顶部。顶部的形状与燃烧室有直接关系，随燃烧室不同形状各异，有平顶、凸顶和凹顶多种。柴油机活塞顶部多为凹的，有ω形、铲形和螺管凹坑形等。此外，有的活塞顶部还制有为防止活塞顶与气门头相碰的两个圆形浅凹坑。为便于选配和安装，在活塞顶还制有尺寸、重量分组和安装箭头等标志，同组活塞重量差不大于10g。

1.2活塞环槽部

活塞环槽部是用于安装活塞环，以防止燃气由燃烧室通过活塞与汽缸壁之间的间隙下漏，并起传热作用。环槽的数目一般为4～5道，上面的2～3道环槽装置气环，柴油机为了保证可靠启动常用三道气环，最下面的一道环槽装置油环。油环槽的底面上钻有许多径向小孔，以使活塞下行时被油环从汽缸壁上刮下的多余润滑油，能经过这些小孔流回油底壳。有的柴油机有两个油环槽，分别置于活塞销座的上、下两边。由于铝活塞膨胀系数大，环槽部金属较多，越靠近活塞顶部温度越高、热膨胀量越大。为了避免因受热膨胀而卡死在汽缸内，把活塞环槽部直径制成上小下大呈阶梯状，也有的制成一定的锥度。

1.3销座部

用以装配活塞销，将活塞受力传给连杆。为降低活塞销与座孔的压力，减轻磨损，这部分支承面要尽量大些，也就是孔径与支承长度要大些，销座与顶部用加强筋相连。

1.4活塞裙部

活塞裙部是油环槽下端面以下的活塞部分，在活塞的往复直线运动中起导向作用，并承受侧压力。其结构形状为一薄壁圆筒，筒的长度取决于最大侧压力的大小。活塞裙部除了起很好的导向作用，使活塞工作平顺耐久外，还必须保持裙部与汽缸间有尽可能小的最佳恒定间隙，称汽缸间隙。有了间隙可以使润滑油在活塞与缸壁间形成一层油膜，以减小摩擦和磨损;又能保证气密性，使活塞正常工作。

2柴油机润滑故障

2.1机油温度过高

机油温度过高表现为在柴油机正常运转的过程中，机油在柴油机运转和燃烧高温的影响下超过其使用温度要求范围，机油温度过高导致机油黏度降低，润滑能力下降，影响柴油机的使用寿命。机油温度过高的原因包括:机油泵功能异常导致机油循环受阻或循环速度过慢;机油油量过大导致供油系统运行阻力增大;柴

油机超负荷运转导致油温过高等。机油温度过高应注意调整机械的工作形式，确保柴油机在标准负荷下工作。添加机油要适量，不可过量添加机油，并检查供油泵的工作状态，查看吸油和输送状态是否异常，若供油泵故障，应及时对其进行更换或维修。

2.2机油消耗量过大

机油消耗过快是柴油机润滑系统的另一个典型故障，多是由于润滑过程密封结构功能减弱或失效导致的。例如柴油机的油封、管路接头、密封垫等位置存在损坏或泄漏，导致机油进入燃烧室或泄漏到柴油机其他部位而漏油，机油的泄漏易导致柴油机零部件的早期磨损，还可引发严重积碳问题。对于机油消耗量过大，应针对关键密封位置进行详细检查，对渗漏或失效的位置及时调整、维修或更换。

2.3机油压力不足

机油压力不足常表现为柴油机启动后机油压力表显示压力较低或无压力，此时应重点考虑以下几方面原因:一是机油量不足导致供油异常;二是供油管路或过滤装置堵塞导致供油量下降;三是机油泵老化导致供油系统压力无法建立。针对机油压力不足问题，应先检查是否机油缺失，并添加适量机油，若故障仍存在，检查机油滤清器和输油管路，及时清理机油滤清器、吸油网，并疏通机油管路;检查机油泵性能，若机油泵老化或损坏应及时更换。

3活塞技术状态判断

在换用新活塞时，一些机手不是根据活塞的磨损程度来决定，而是在更换汽缸套时也将活塞报废。其实在处理决定前，应对活塞作详细的检查:首先用观察法检查活塞有无严重的机械损伤，如裂纹、环槽塌边、挡圈沟槽崩落及工作表面是否有深的刮痕等，然后再作以下检查。（1）活塞环槽的检查:一般用新的活塞环放入环槽中，沿环槽进行滚动，用塞尺测量边间隙。（2）活塞销座孔的检查:与缸套的检查相似，用内径千分表在两边销孔长度上各取两个截面，在每个截面上取互相垂直的两个方向(即上下受力方向与水平方向)位置，然后计算出圆度和圆柱度。(3)活塞裙部的检查:用外径千分尺测量，并计算出其圆度和圆柱度及与缸套的配合间隙。若无检测条件应请专业人员鉴定。

4故障维修与调整方式

4.1进排气系统调整与维修

对于柴油机的进排气系统，首先要做到定期保养与维护，及时清理或更换空气滤清器，并检查进气管路是否存在异物堵塞，及时清除管路中的堵塞物，并按标准要求安装好空气滤清器。定期检查排气管路和消声器的积碳情况，发现柴油机燃烧不良，在处理相关故障之后，也必须对排气系统进行积碳清理，确保排气系统畅通，并对进、排气系统的漏气问题进行及时处理，调节密封结构的状态，确保密封的可靠性。

4.2汽缸故障的调整与维修

对于汽缸导致的柴油机动力系统功能异常问题，应重点检查汽缸的密封性和积碳问题，查看汽缸壁与活塞的配合间隙，汽缸壁是否存在刮伤问题，及时更换新的活塞或对汽缸壁进行修复，检查汽缸垫是否老化，及时更换失效的汽缸垫;检查汽缸内部是否存在过量积碳，定期做好积碳的清理工作，清除汽缸壁和排气门、气环位置的积碳，调整排气门和气环状态，使其运动灵活;查看气环是否损坏，并更换新的气环以保证密封性。

4.3喷油器的维修与调整

首先要做到按照保养的要求定期更换喷油嘴，对于功能正常的喷油嘴，出现喷油器堵塞问题时，应将喷油嘴拆下清洗，并疏通油道，或喷油器故障持续时间较长，还应检查柱塞副、出油阀副的零件配合状态，发现磨损严重的问题应及时更换相应零件。

4.4供油装置的调整与维修

供油装置堵塞多是由于喷油泵柱塞副或出油阀副磨损造成的，应及时更换磨损严重的零件使其恢复使用功能，同时还应注意检查针阀是否卡滞，排除因针阀卡滞造成的供油量不足。此外，还要注意查看是否存在供油装置漏油或漏气问题，调整好密封圈和管接头的状态。