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上海默芮达专业知识分享:关于发动机活塞与活塞环

发布时间:2013-03-01

1、活塞环该如何养护

    活塞环是发动机的关键件之一,其工作的好坏直接影响发动机的性能。同时,活塞环又是易损件,检修活塞环时,通常要吊出活塞,因此,常常把检修或更换活塞环的时间作为发动机的第一次检修期限。相关阅读:科学合理帮你节省不必要花的钱避免在中出现的十种误区。
    近年来,由于发动机向高速和强化方向,活塞环的工作条件越来越苛刻,对其耐磨性也提出了更高的要求。

    活塞环的及影响因素

    汽车发动机的活塞环和缸套之间的磨损具有如下几个特点:

  1.活塞环在上下止点之间作往复运动,速度从静止状态变化到最高达30m/s左右,如此反复的做大幅度变化。

  2.做往复运动时,在工作循环的进气、压缩、做功和排气行程中,汽缸压力变化很大。3.因为受燃烧行程的影响,活塞环的运动经常是在高温下进行的,特别是第一道气环,在高温高压及燃烧生成物所产生的化学作用下,油膜很难建立,使其实现完全润滑比较困难,而常常处于临界润滑状态。

    根据磨损机理,活塞环磨损可分为正常磨损、熔着磨损、磨料磨损及腐蚀磨损。但这些磨损现象不会单独出现,而是同时存在并且相互影响。按照磨损部位,活塞环磨损又可分为滑动面磨损和上下端面磨损。一般来说,滑动面磨损比上下端面磨损大,滑动面主要是熔着磨损和磨料磨损;上下端面则以因活塞做往复运动而引起的撞击磨损为主。

    活塞环滑动面最大磨损常出现在汽缸上止点位置,因为该处受高温气体作用,破坏了油膜,造成易于熔着的条件,从而加速了活塞环的磨损。通常所谓的正常磨损实际上包含了轻微的熔着磨损和磨料磨损。各道环滑动面磨损量不一样,第一道气环磨损量最大,第二道环约为第一道的一半左右,油环的磨损量最校例如,装在斯太尔WD615发动机上的活塞环经过500h可靠性试验后,第一道气环开口间隙磨损为0.4~0.6mm,第二道开口间隙磨损为0.25~0.4mm,油环开口间隙磨损为0.3~0.55mm。但有时油环磨损比中间几道环还大,这是由于受到汽缸表面润滑油分布和吸附杂质的影响。

    活塞环上下端面的磨损主要是因为燃油中的硬性残渣以及从大气中混进的尘埃颗粒在上下端面上形成的机械研磨,本质上是磨料磨损。可是,当出现活塞的异常热变形、环槽侧隙变小时,也可能发生熔着磨损。

    影响活塞环磨损的因素很多,其中活塞环的材料和形状、汽缸套活塞的材料和结构、润滑状态、发动机的结构形式、运转条件、燃油和润滑油的品质等是主要因素。当然,在同一汽缸中,润滑状态对活塞环磨损的影响则是最大的,??态。理想的环面间润滑为两滑动面间有一层均匀的油膜,然而这种情况事实上并不存在,特别是第一道气环,由于受高温的影响,很难建立起较理想的润滑状态。

 

 

2、活塞结构

     一般活塞都是圆柱形体,根据不同发动机的工作条件和要求,活塞本身的构造有各种各样,一般将活塞这个小东西分为头部、裙部和活塞销座三个部分。
  头部是指活塞顶端和环槽部分。活塞顶端完全取决于燃烧室的要求,顶端采用平顶或接近平顶设计有利于活塞减少与高温气体的接触面积,使应力分布均匀。多数汽油机采用平顶活塞,有些发动机(例如直喷式柴油机和新型的缸内喷注汽油机)为了混合气形成的需要,提高燃烧效率,将爆燃减少到最小程度,需要活塞顶端具有较复杂的形状,设有一定深度的凹坑作为燃烧室的一部分。活塞的凹槽称为环槽,用于安装活。活塞环的作用是密封,防止漏气和防止机油进入燃烧室。
  活部是指活塞的下部分,它的作用是尽量保持活塞在往复运动中垂直的姿态,也就是活塞的导向部分。
  活塞裙部的形状极有讲究,尤其是象轿车一类的轻型乘用车,设计者从发动机的结构和性能出发,常在活塞裙部上动脑筋,以尽量使发动机结构紧凑运行平稳。
  活塞销座是活塞通过活塞销与连杆连接的支承部分,位于活塞裙部的上方。高速发动活塞销座的特别之处在于销座孔不一定与活塞在同一中心线平面上,可向一侧偏移一点点,即向作功行程时活塞接触缸壁的一侧偏移,这样当活塞到上止变换方向后活塞敲击缸壁的程度会减少,从而减少了发动机噪声。

 

 3、活塞环磨损的原因有哪些

     活塞环通常用灰铸铁铸造,为提高耐磨性,环面多半镀铬或喷铜。试验表明,镀铬可以把环的耐磨性提高2-3倍,气缸的最大磨损也可减少20-30%。活塞磨损有两种形式:

  (1)磨料磨损。

  磨料磨损主要是由进入气缸的尘土、机械杂质等引起的。这些尖锐的杂质附在缸壁上,发生活塞环和活塞的磨料磨损,并通过润滑油到处传递。第一道气环的环压较大,磨损最快。

  (2) 拉毛磨损。

  拉毛是一种熔接过程,即在相互移动表面的高出部分因温度很高,间隙很小,相互严重摩擦,活塞环的小片金属暂时熔化,发生熔接、拉毛。活塞环的拉毛通常发生在第一道气环到达气缸上止点的位置,因为此处的温度最高,润滑最差,而且环相对缸壁有短暂的停顿,所以最容易发生拉毛。拉毛一产生,迅速扩张,当拉毛继续扩展,气环和油环的密封作用遭到破坏,漏气和润滑油消耗增加。

 

4、 活塞环好坏的鉴别

 

 活塞环的工作表面不得有刻痕、擦伤、剥落,外圆柱面和上下端面应有—定的光洁度,曲度偏差不应大于0.02—0.04毫米,环在槽中的标准下沉量不得超过0.15- 0.25毫米,活塞环的弹力、间隙符合规定。此外,还应检查活塞环的漏光度,即将活塞环平放在气缸内,在活塞环下边放一个小灯炮,上面放一块遮光板,然后观察活塞环与气缸壁之间的漏光缝隙,由此可知活塞环与气缸壁的接触是否良好。在一般情况下,用厚薄规测量活塞环漏光缝不应超过0.03毫米。连续漏光缝的长度不应大于气缸直径的1/3,若干处漏光缝隙长度不应大于气缸直径的1/3,若干漏光总长度不应超过气缸直径的1/2,否则,应更换