浅谈汽车发动机活塞环在装配过程中发生断裂的原因

浅谈汽车发动机活塞环在装配过程中发

生断裂的原因

2山东滨州渤海活塞有限公司256600

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摘要：发动机活塞环质量对汽车发动机的正常运转有着重要的影响，因此，为保障汽车的正常运行，就一定要重视汽车发动机活塞环的质量。本文对发动机活塞环在装配发生断裂的原因，以及影响活塞环断裂的相关因素进行了分析与研究，以供参考。

关键词：汽车发动机；活塞环；装配；断裂

活塞环是汽车发动机中关键的一个零部件，从形状上看，活塞环是一个有着一定开口的金属环，其应当具备足够高的耐蚀性和耐磨性，才能有效保障汽车发动机的正常运转[1]。通过对活塞环装配过程中断裂原因分析，可以确定活塞环的材质、活塞环的运输以及活塞环的装配方式等对活塞环的装配质量有着很大的影响。

一、汽车发动机活塞环在装配过程中发生断裂的主要原因

活塞环断裂情况的出现，首要的一个原因是活塞环材料选择的不恰当，这就很容易导致活塞环装配中发生断裂问题。其次，在活塞环的运输过程中，活塞环发生碰撞问题，也会影响到活塞环质量，进而在装配中发生断裂。在具体装配过程中，如果采用的装配方式不当，存在较大的压力或者是工作压力，也会导致活塞环断裂[2]。同时，活塞环的装配中，活塞环与活塞、缸套相关零件之间的匹配度不足，活塞环在使用中相应的温度会不断升高，活塞环磨损情况严重，就会出现卡死情况，进而导致活塞环断裂。

二、汽车发动机活塞环装配中断裂的影响因素分析及对策研究

1、装配方式对活塞环断裂的影响分析

汽车发动机活塞环在装配时，如果采用的不是定位切口的方式进行装配，活

塞环在转动时，活塞环的开口端就很容易在转动中刮进进气缸的进气口和排气口，从而使得活塞环发生断裂。对于小型的二冲程发动机在进行高速运转时，其中活

塞环会存在很高的惯性，由于排气口的面积相对较大，活塞环所呈现的却是正椭

圆形，两轴之间的差正值越大，这种情况下活塞环出现断裂情况的可能性也就越高。冲程活塞环的材质不可选择低合金灰铸铁材质，否则在活塞环使用过程中更

容易发生断裂问题。

采用定位切口方式装配二冲程活塞环，能够有效解决活塞环转动过程中，其

开口与气缸进气口和排气口的碰撞问题，进而降低活塞环发生断裂的概率[3]。为

防止转定为切口过程中，其内圆面的定位切口与侧面定位切口这两种现象，还应

当根据相应的要求来对其相应的尺寸进行确定。在高速二冲程发动机的活塞环设

计上，应当重视对活塞环材质的要求，在一道环所采用的可以是钢制环或者是球

铁环，二道环材质应当高强度的灰铁环，才能有效保证活塞环的正常使用。此外，还应当合理选择活塞环的开口位置，明确活塞环的压力分布线，并且还要对活塞

环的材料强度进行有效的分析，尽可能的降低活塞环断裂发生的可能性。

2、闭口间隙对活塞环断裂的影响分析

发动机的活塞环闭口间隙对于活塞环有着较为明显的影响，当闭口间隙变小时，在发动机运转过程中其活塞环的受热情况会加重，此时，活塞环会发生膨胀

现象，进而就会卡死在缸套中，从而造成拉缸，这种情况下活塞环很容易断裂。

因此，在保证相关技术复核在相应要求的基础上，应当对闭口间隙的基本数据情

况进行适当的调整。

在活塞环的设计过程中，可以确定气缸套以及活塞环所采用的材料都对活塞

环的闭口间隙有着较为明显的影响。为解决活塞环闭口间隙相关数据的确定过程

中存在问题，可以根据相应的操作经验以及柯茨等活塞环手册中的相关建议，来

确定活塞环闭口间隙的相应数值。活塞环材质的不同其成长系数也就不同，活塞

环材质可以使用奥氏体不锈钢、碳素钢、铁、低合金灰铸铁、马氏体不锈钢，相

应的膨胀系数由大到小依次排列。在实际应用中，膨胀系数对于闭口间隙数据有着很显著的影响，通常，确定活塞环闭口间隙数值主要是以活塞环手册上的有关数据作为依据。

3、侧隙对活塞环断裂的影响分析

在活塞环的装配过程中，可以用手来波动活塞环槽内的活塞环。活塞环不能卡在活塞环槽中，在保证活塞环自由转动的基础上，还要注意活塞环不能发生上下晃动的问题。活塞环侧隙在后续的应用过程中，会逐渐变小，其主要原因是低质量燃烧与不充分燃烧过程中，所产生的多余的物质会造成活塞环侧隙和闭口间隙相应的距离逐渐缩小。燃烧不充分所产生的的废弃物还可能造成活塞环侧隙堵塞问题，进而造成漏气问题的发生。相应的废弃物在堵塞活塞环侧隙后，活塞环所承受的压力逐渐增加，也就会慢慢被卡死在活塞环槽当中，进而导致活塞环发生断裂问题。活塞环侧隙也不能设置过大，否则活塞环很容易在活塞环槽中上下晃动，进而造成活塞环的不断敲击。随着活塞环上下运动情况的加剧，活塞环侧面与活塞环槽侧面的磨损问题不断案加重，燃烧室中会吸进更多的润滑油并进行燃烧，燃油的消耗量进一步增加，最终活塞环会发生断裂。通常，在具体的装配过程中，对于活塞环相应的数据要进行有效的测量和分析，选择恰当的距离，以减轻侧隙对活塞环使用的影响。

4、背隙对活塞环断裂的影响分析

在设定活塞环槽的深度时，应当确保活塞环能够完整的设置在活塞环槽内，同时还应当留有一定的空隙。如果活塞环槽装不下活塞环，使得活塞环突出一部分在活塞环槽外，强行装配活塞环就很容使得活塞环断裂。活塞环槽相应的深度在设置时，应当充分考虑到活塞环槽内部的倒角以及底部的圆角。活塞环的背隙设定中，要考虑到活塞环发生膨胀的可能性，同时，对于活塞环在运动中侧推力方向的变动情况也要有充分的考量，以免发生活塞环与活塞环槽底发生碰撞。活塞环的背隙一定要合理设置，如果相对较小，就可以使得活塞环卡环槽中。如果背隙相对较大，在运转过程中，活塞环发生热膨胀与气缸壁出现挤压情况，就会导致拉缸，进而就很容造成活塞环断裂。为有效减少发动机活塞环背隙对于活塞环的影响，就应当结合实际，在装配过程中选择最为合适的背隙距离。