2019年36期工艺创新科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication
发动机活塞密封圈失效分析
孙继红
（海装驻西安地区第一军事代表室，陕西西安710075）
O型圈密封具有安装使用方便，密封可靠，高压降下作用
稳定且对相互衔接零件的摩擦力小等优点[1]，在工程中被广泛
采用。活塞是发动机主要运动件之一，活塞在工作过程中受燃
气的冲刷和加热，工作环境恶劣。为了保障活塞的正常稳定工
作，需要提供良好的润滑环境。活塞处于发动机的心脏部位，
高速、高温、高压且不断变向的工况环境，致使其润滑非常困
难。不良的润滑会给动力系统带来一系列不良影响，如功率下
降、磨损加剧、机油上窜、耗油量急增等，导致内燃机的动力
性、经济性、可靠性等性能全面下降[2]。活塞和气缸套之间通常
采用活塞环和橡胶O形圈的组合密封方式，用于密封燃烧室
产生的高温高压燃气以确保活塞与气缸套的密封。O形圈安
装在活塞表面，在工作过程中同样会接触到润滑油，因此，润
滑油必须同时有效润滑活塞、活塞环以及密封圈。有效的润滑
是发动机稳定可靠工作的重要保证。因此，发动机活塞的密封
与润滑一直是工程中研究的重点与难点。
熊春华等[2]对缸套活塞环润滑模型进行了计算，提出了适
用于缸套活塞环的润滑油粘度指标。张志才等[4]为解决润滑油
出现的高温性能差等问题，试验考察了两个黏度等级重负荷
动力传动通用润滑油在柴油发动机上的实际使用性能。王丹
等[5]通过发动机台架试验，研究黏度对发动机摩擦功、功率、扭
矩及油耗的影响。莫丽等[6]采用有限元方法，对O形圈往复动
密封中的密封性能，以及不同工况下的力学性能进行了研究，
文章中提出往复动密封中，为了保证O形圈的使用寿命和启
动性能，不宜取过大的预压缩率。王隽[1]对船舶艉轴密封装置
中的O形橡胶密封圈失效原因进行了详细分析，他在文章中
指出，橡胶圈压缩率偏大，橡胶环及与其接触部件的材质硬度偏低和加工精度不够，密封沟槽宽度偏大，磨粒侵入和润滑
第２期 ２０１０年３月 中 氮肥 Ｍ－Ｓｉｚｅｄ Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｎｏ．２ Ｍａｒ．２０１０
涡轮机机械密封失效分析及应对措施
梁东
（河南心连心化肥有限公司，河南新乡４５３０００）
［中图分类号］ＴＨ １３６ ［文献标识码］Ｂ ［文章编号］１００４—９９３２（２０１０）０２—００５６—０２
河南心连心化肥有限公司净化车问二脱岗位
用涡轮机的机械密封采用单端面、小弹簧、旋转
内置式结构形式，其动环为浸渍环氧石墨，静环 为硬质合金。开车初期，涡轮机运行状况较好，
但运行一段时间后常发生机械密封泄漏，导致维 修频率上升，影响了装置的长周期稳定运行。笔 者在根据每次机械密封泄漏时所表现出来的不同 形式，总结多次检修的经验，归纳如下，供同行
检修时参考。
１安装完毕后静试时泄漏
１．１ 泄漏表现及漏源判断
如出现的泄漏量较小，多为动环或静环密封 圈存在问题；如泄漏量较大，则表明动、静环摩
擦副存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部
位的基础上，再手动盘车观察。若泄漏量无明显 变化，则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏
量有明显变化，则可断定是动、静环摩擦副存在
问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存 在问题居多；泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔
处漏出，则多为静环密封圈失效。 １．２失效原因分析 静压状态下机械密封出现泄漏，多是机械密封
有明显缺陷或安装过程不严谨造成的。内因如下： （１）动、静环接触表面不平或有异物，安
装时有碰伤、损坏； （２）动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未
压紧；
（３）轴套处泄漏，密封圈未装或压紧力 不够；
［收稿日期］２００９４）９—１６ ［作者简介］梁 东（１９８１一），男，河南新乡人，助理工 程师。 （４）弹簧力不均匀（单弹簧不垂直，多弹
簧长短不一）；
（５）密封腔端面与轴垂直度不够； （６）轴套上密封圈活动处有腐蚀点；
２０１３年１Ｏ月 第３８卷第１０期 润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｏｅｔ．２０１３ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．１０
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４—０１５０．２０１３．１０．００１
车辆发动机缸套一活塞环磨损失效分析
何星王宪成李奇孙志新
（装甲兵工程学院机械工程系 北京１０００７２）
摘要：为实现对车辆发动机缸套一活塞环摩擦副磨损失效的全面分析和仿真计算，采用扫描电子显微镜观察大修 发动机缸套一活塞环试样表面形貌，分析其磨损失效特征。依据发动机保险期实验及大修部件磨损失效检测数据，分析 缸套一活塞环组件各磨损参数，采用Ｐｅａｒｓｏｎ相关分析方法，对缸套一活塞环组件各磨损参数与发动机功率、比油耗及 其相互之间关系进行相关性分析和比较。结果表明：缸套磨损量与发动机功率变化量、比油耗变化量的相关程度高，且 同其他磨损参数间的相关系数总值最大，确定缸套磨损量为缸套一活塞环组件磨损的特征参数。 关键词：发动机；缸套一活塞环；磨损失效；特征参数 中图分类号：ＴＫ４１３文献标识码：Ａ文章编号：０２５４
Ｔｈｅ Ｗｅａｒ－Ｏｕｔ－Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ－Ｐｉｓｔｏｎ Ｒｉｎｇ ｉｎ
Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｎｇｉｎｅ
Ｈｅ Ｘｉｎｇ Ｗａｎｇ Ｘｉａｎｃｈｅｎｇ Ｌｉ Ｑｉ Ｓｕｎ Ｚｈｉｘｉｎ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｒｍｏｒｅｄ Ｆｏｒｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅａｒ－ｏｕｔ－ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎ－ ｇｉｎｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ—ｐｉｓｔｏｎ ｒｉｎｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｐａｉｒ，ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃａｐｉｔａｌ ｒｅｐａｉｒ ｅｎｇｉｎｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ－ｐｉｓｔｏｎ ｒｉｎｇ’Ｓ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｗａｓ
航空活塞发动机气门卡阻故障分析与预防
【摘 要】本文分析了航空活塞发动机气门卡阻的危害、征兆和多种成因，并提出了使用和维护中的一些建议和防范措施。
【关键词】航空发动机；活塞发动机；气门；卡阻
民航飞行学院一架赛斯纳172R型飞机完成当日飞行训练后，正常停飞，机务人员按照惯例对该飞机进行飞行后技术状态检查。细心的机务人员发现发动机整流罩下部有较大面积的滑油油迹，于是打开发动机整流罩，发现4号缸排气门推杆已严重弯曲，滑油从推杆套两端的密封胶圈出渗出（如图1）。该发动机型号为莱康明IO-360-L2A，自开始使用时间（TSN）：346:56小时。
图1 注意图中弯曲的推杆和直推杆的比较
这是一起典型的由于气门卡阻造成的推杆弯曲故障现象。气门卡阻，英文名称“Valve Sticking”，也译作气门粘连，是由于气门杆“发胖”或污染物堆积在气门杆与气门导套之间，导致的气门卡滞故障。气门卡阻在我院执管的运五飞机装机的国产H-5和运五B飞机ASz-62IR-16发动机上时常出现，但在美产的莱康明系列发动机上出现推杆弯曲尚属首次。
要深入分析该故障，必须对莱康明发动机的气门机构有一个基本的了解。
１ 莱康明发动机气门机构
我院的莱康明系列发动机，均采用顶置式气门机构，如图2，主要包括气门、气门导套、气门弹簧、摇臂、推杆、挺杆、凸轮轴等，其工作过程是：当凸轮轴转动时，凸轮凸峰顶起挺杆和推杆，推杆受力顶住摇臂的一端，使摇臂绕轴转动，摇臂的另一端顶在气门杆的顶端，把气门顶开。在顶开气门的同时，气门弹簧被压缩。当凸轮的凸峰转过时，气门在弹簧力的作用下关闭，摇臂和挺杆也恢复在原来位置。
气门特别是排气门的工作条件恶劣，它的工作温度很高，最高可达在1600F°，几乎是在赤热条件下工作。另外，气门关闭时对气门座的冲击负荷很大，而且撞击次数也很多，比如转速在2400转/分时，每分钟就要撞击1200次。在排气行程时，高温气流通过排气门和气门杆，其受热程度要比进气门大得多。因为进气门受到新鲜混合气的清洗，散热较容易；而排气门受热大，散热又不足，故其温度要比进气门高。根据莱康明的统计结果，发现发生卡阻的几乎全是排气门。
