柴油機(jī)在運(yùn)行過程中,活塞環(huán)折斷是一種典型的故障現(xiàn)象,它多發(fā)生在活塞環(huán)的兩端,通常是由于不規(guī)則的軸向和徑向振動(dòng)以及曲軸振動(dòng)引起的。造成上述3種不規(guī)則振動(dòng)的原因有,活塞與缸壁間的間隙過大,活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)上下的間隙(側(cè)隙)過大;活塞熱膨漲量過大;活塞環(huán)彈力失效,活塞環(huán)材質(zhì)和加工質(zhì)量有問題;活塞環(huán)及環(huán)槽形位偏差過大等。此外,當(dāng)柴油機(jī)再爆燃工況下運(yùn)行時(shí),活塞環(huán)也可能在沖擊負(fù)荷作用下產(chǎn)生斷裂;在更換活塞時(shí)沒有刮去缸肩(系指缸體上靠近螺栓部位的平面;此平面應(yīng)該是平的,而使用中會(huì)翹曲,造成不平和凹凸,因此維修時(shí)應(yīng)修平)也可能造成第一道環(huán)被撞斷。在實(shí)際修理過程中還發(fā)現(xiàn),柴油機(jī)三級(jí)保養(yǎng)時(shí)并未更換過活塞,但在新?lián)Q活塞環(huán)后不久即出現(xiàn)活塞環(huán)尤其是第一道環(huán)被折斷的現(xiàn)象,而這些活塞環(huán)在裝配時(shí)完全合乎檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和選配要求,并進(jìn)行了準(zhǔn)確的安裝。那么,究竟是什么原因?qū)е禄钊h(huán)被折斷呢?
原因分析
對(duì)于活塞環(huán)和環(huán)槽來講,工作中的主要損傷是磨損。對(duì)柴油機(jī)的鑒定證明,第一道環(huán)的磨損最為嚴(yán)重,其平均磨損量可達(dá)0.3~0.6 mm,磨掉的質(zhì)量約為 2~3g,相當(dāng)于其他各環(huán)磨掉質(zhì)量的2~3 倍,相應(yīng)地,第一道活塞環(huán)槽的磨損也是最大的。
新機(jī)時(shí)活塞環(huán)與環(huán)槽的配合,此時(shí)由于活塞環(huán)和活塞都是新的,且經(jīng)過了檢驗(yàn)和選配 ,側(cè)隙大小合乎要求,扭曲力不大,有被折斷的危險(xiǎn),同時(shí)環(huán)槽處也沒有因磨損而形成的凹槽。隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng),由于活塞環(huán)槽逐漸被磨損,同時(shí)活塞環(huán)也因磨損而形成光滑的圓角,經(jīng)過一定時(shí)間的磨合后兩者的配合良好,進(jìn)行檢修后,若換上新的活塞環(huán),由于新活塞環(huán)沒有經(jīng)過磨損,當(dāng)然也沒有因磨損而形成的光滑的圓角,它與活塞的配合不是很協(xié)調(diào),嚴(yán)重時(shí)會(huì)由于活塞環(huán)槽的磨損。使得側(cè)隙明顯增大,而由力學(xué)分析可知,側(cè)隙的增大會(huì)導(dǎo)致新活塞環(huán)著力點(diǎn)位置的受力增大,即扭曲力增大;由于活塞環(huán)通常是由鑄鐵制成的,這樣一來,就很可能出現(xiàn)活塞環(huán)受到的扭曲力超過了其強(qiáng)度極限而最終被折斷的現(xiàn)象。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)期的修理實(shí)踐和事故分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)活塞環(huán)與環(huán)槽的側(cè)隙大于50μm時(shí),就會(huì)出現(xiàn)由于活塞環(huán)受力超限而導(dǎo)致被折斷的現(xiàn)象。
解決措施
對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間、活塞環(huán)槽磨損較大的柴油機(jī),在新?lián)Q活塞環(huán)時(shí),應(yīng)首先測(cè)量新環(huán)與環(huán)槽的側(cè)隙,如果發(fā)現(xiàn)該值大子或等于50μm,表明很有可能產(chǎn)生受力不當(dāng)而使新環(huán)被折斷的現(xiàn)象。解決問題的有效辦法是,將活塞環(huán)和活塞同時(shí)更換。
實(shí)例
一臺(tái)NT855型柴油機(jī),經(jīng)過三級(jí)保養(yǎng)后出現(xiàn)了活塞環(huán)折斷現(xiàn)象,拆檢時(shí)發(fā)現(xiàn):I 、Ⅳ缸活塞的氣環(huán)全部折斷,Ⅱ、Ⅲ缸活塞的氣環(huán)完好。對(duì)其進(jìn)行活塞環(huán)側(cè)隙檢測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn):Ⅰ,Ⅳ缸氣環(huán)的側(cè)隙分別為50μm 和70μm,Ⅱ、Ⅲ缸氣環(huán)的側(cè)隙分別35μm,和40μm,說明Ⅰ、Ⅳ缸活塞環(huán)的側(cè)隙符合上述活塞環(huán)被折斷的前提條件;將該柴油機(jī)這兩缸的活塞環(huán)和活塞同時(shí)更換后,問題得到徹底解決。
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