活塞环磨损原因
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活塞环的磨损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(划伤,擦伤)、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,油环的磨损量最小。
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机油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。
活塞环的常见故障
活塞环是发动机中的重要部件,常常会出现故障,影响发动机的正常运转。
以下是活塞环的常见故障:
1. 磨损:由于活塞环与缸壁长期摩擦,容易造成磨损,导致间隙过大,进而影响气缸的密封性,降低发动机的压缩比,导致动力下降,燃油消耗增加。
2. 断裂:活塞环弹性较大,但长期使用后会逐渐失去弹性,使其易受冷热变形影响,导致断裂。
此时,活塞环无法充分贴合缸壁,从而影响气缸的密封性,导致漏气、燃烧不充分等问题。
3. 卡死:在发动机高温高压环境下,活塞环容易因积碳或者油膜破裂而卡死,导致活塞环与缸壁摩擦增大,磨损加剧,进而影响发动机的正常运转。
4. 烧蚀:当发动机长期高速行驶或者机油不及时更换时,活塞环容易出现烧蚀现象,导致活塞环与缸壁之间出现过大的间隙,进而影响气缸的密封性,使发动机的动力下降。
综上所述,活塞环的常见故障包括磨损、断裂、卡死和烧蚀等,这些故障会影响发动机的正常工作,必须及时维修和更换。
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原压机活塞磨损原因分析及对策发布时间:2021-05-20T02:23:37.938Z 来源:《中国科技人才》2021年第8期作者:朱军[导读] 原压机是由无锡压缩机股份有限公司生产,是双甲车间用于工艺气压缩的重要转动设备之一。
重庆建峰新材料有限责任公司弛源化工分公司 408017摘要:原压机(全称:原料气压缩机)是甲醇装置的关键设备,18年6月出现活塞磨损事故,本文仅对该次事故原因进行分析总结,以保障设备正常运行,保证装置安全稳定生产。
关键词:往复式压缩机活塞磨损1.设备概述原压机是由无锡压缩机股份有限公司生产,是双甲车间用于工艺气压缩的重要转动设备之一。
压缩机型式:固定水冷对称平衡型二列双一级无油润滑往复活塞式,压缩机—电机传动方式为刚性联轴器直联,润滑方式为运动机构压力注油;气缸、填料无油设计,无油操作。
下面是原压机主要技术参数:2.事故现象2018年6月25日双甲主控DCS巡检发现03C0201B左右气缸出口温度相差较大(最大值8℃),现场查看就地温度表确认主控显示为真实值,随决定将B台原压机切换至A台运行,并对B台进行相应检查。
3.处理过程2018年6月26日,工艺处理合格后,检修四部作业人员办理票证后对原压机B台进行检修,根据经验首先检查进排气阀,检查气阀全部都有内漏现象,为节约检修时间,决定全部安装新气阀,旧气阀在平时维修后备用。
在拆卸完气阀后发现右列4#气阀表面有大量黑色胶状物体,并从右列5#气阀安装口发现活塞体有磨损现象。
(如图一所示)图一:右4气阀顶部异物及活塞磨损照片在发现活塞有磨损后,决定拆检左右两列活塞,并复核导向环槽、活塞环槽宽度等数据。
检查情况如下:3.1右列活塞体外部导向环槽明显磨损严重,活塞已不能继续使用。
(如图二所示)3.2左列活塞体磨损较小在要求范围内可以继续使用。
3.3右列导向环外部导向环损坏,其余的活塞环、导向环均磨损较小。
活塞体主要测量数据如下表所示。
发动机活塞损坏的原因发动机是汽车的核心部件之一,而活塞则是发动机中最为重要的零件之一。
活塞在发动机运转过程中起到了关键作用,它的损坏往往会导致发动机无法正常工作。
那么,究竟是什么原因导致发动机活塞损坏呢?1. 高温磨损:发动机在工作时由于高温环境下不断的摩擦,活塞与活塞环、缸套之间的摩擦力会导致活塞表面产生磨损。
长时间的高温磨损会导致活塞出现磨损痕迹,甚至出现裂纹、脱落等现象,从而影响发动机的正常运转。
2. 油泵故障:发动机的油泵起到给活塞提供润滑油的作用,如果油泵出现故障导致润滑油供应不足,活塞与缸套之间的摩擦会增大,进而导致活塞表面磨损加剧,甚至出现卡死的情况。
3. 过热:发动机长时间高速运转或者处于高温环境下,会导致发动机过热。
过热会使活塞膨胀过大,与缸套之间的间隙变小,从而增加了活塞与缸套之间的摩擦力,导致活塞表面磨损严重。
4. 进气系统故障:发动机的进气系统是保证燃烧室内燃烧正常的重要部分。
如果进气系统出现故障,如进气阀不密封、进气管堵塞等,会导致燃烧室内的燃烧不充分,从而产生过多的燃烧产物。
这些燃烧产物会污染活塞表面,导致活塞磨损加剧,甚至造成活塞卡死。
5. 燃油问题:燃油的质量和油品的选择也会影响到发动机活塞的损坏情况。
如果使用劣质燃油,其中的杂质会对活塞表面造成腐蚀和磨损。
同时,选择不合适的油品也会导致活塞与缸套之间的摩擦增大,造成活塞表面的磨损。
6. 润滑油不足:发动机正常运转时需要充足的润滑油来减少活塞与缸套之间的摩擦。
如果润滑油不足,活塞与缸套之间的摩擦会增大,从而导致活塞表面的磨损加剧。
7. 过度负荷运转:如果驾驶员长时间在高速公路上以高速行驶或者经常超载行驶,会导致发动机过度负荷运转。
过度负荷运转会使活塞受到更大的力量作用,从而增加了活塞表面的磨损。
发动机活塞损坏的原因主要包括高温磨损、油泵故障、过热、进气系统故障、燃油问题、润滑油不足以及过度负荷运转等。
为了保证发动机活塞的正常工作,我们应该定期检查和更换润滑油,合理选择燃油和油品,注意发动机的冷却和维护,避免过度负荷运转,以及定期检查和维修发动机的进气系统。
柴油机烧机油的原因柴油机烧机油是一种常见的现象,它会导致机油消耗过快、排放黑烟等问题,严重时还会损坏发动机。
那么,为什么柴油机会烧机油呢?本文将从多个方面进行分析。
一、活塞环磨损柴油机的活塞环是密封气缸的重要部件,如果它磨损严重,就会导致机油进入燃烧室,从而烧机油。
活塞环磨损的原因有很多,比如使用时间过长、机油质量不佳、发动机温度过高等。
如果发现活塞环磨损,需要及时更换。
二、气门导管老化柴油机的气门导管是连接气门和气缸的管道,如果它老化或磨损,就会导致机油通过气门导管进入燃烧室,从而烧机油。
气门导管老化的原因有很多,比如使用时间过长、机油质量不佳、发动机温度过高等。
如果发现气门导管老化,需要及时更换。
三、气缸磨损柴油机的气缸是发动机的核心部件,如果它磨损严重,就会导致机油进入燃烧室,从而烧机油。
气缸磨损的原因有很多,比如使用时间过长、机油质量不佳、发动机温度过高等。
如果发现气缸磨损,需要及时更换。
四、机油泄漏柴油机的机油系统是保证发动机正常运转的重要部件,如果机油系统泄漏,就会导致机油不足或机油质量下降,从而烧机油。
机油泄漏的原因有很多,比如机油密封件老化、机油管路破裂等。
如果发现机油泄漏,需要及时修理。
五、高速行驶柴油机在高速行驶时,由于发动机转速较高,机油的流动速度也会增加,从而导致机油消耗增加。
如果长时间高速行驶,就会导致机油消耗过快,从而烧机油。
因此,在高速行驶时,应该适当减速,以降低机油消耗。
六、机油质量不佳柴油机使用的机油质量对发动机的寿命和性能有着至关重要的影响。
如果使用的机油质量不佳,就会导致机油烧失加速,从而烧机油。
因此,应该选择适合发动机的机油,并按照规定的更换周期进行更换。
综上所述,柴油机烧机油的原因有很多,需要从多个方面进行分析。
如果发现柴油机烧机油,应该及时进行检修和维护,以保证发动机的正常运转。
活塞环损坏原因分析及预防措施作者:程钢来源:《农机使用与维修》2014年第11期活塞环未装入气缸前,其外径是大于气缸的内径的,活塞环被弹性压缩后安装在气缸内,在活塞环弹力的作用下,环外圆表面紧贴在缸壁上形成弹性密封。
当活塞环随着活塞在气缸内作上下往复高速运动时,环与缸壁及环与环槽不停地摩擦而发生磨损,活塞环的磨损造成活塞环与活塞环槽、气缸壁密封不严,产生漏气和机油窜烧,使柴油机机油、燃油消耗量增加,功率下降,工作无力。
磨损使活塞环无法满足工作要求而提前报废。
活塞环的工作条件很差,在高温、高压和润滑不良的条件下工作,极易卡死在环槽或气缸内而失去工作能力。
活塞环虽然是结构简单、价格低的配件,损坏了换新就可以了,但更换活塞环却很麻烦,要大拆发动机才能更换。
所以我们要知道活塞环损坏的原因,在使用上如何预防活塞环的早期损坏。
一、活塞环的磨损活塞环在工作中易发生摩擦磨损和磨料磨损,磨损是不可避免的,重要的是如何减缓这种磨损,预防早期磨损的发生。
1.磨损的原因(1)发动机使用时间过长,气缸套、活塞、活塞环之间自然磨损量增加,使密封性变差。
(2)造成活塞环工作面擦伤的直接原因是活塞环与气缸间润滑不良,如润滑油严重不足、机油牌号不对或机油不清洁。
(3)空气滤清器技术状态欠佳,进入气缸的空气含有磨料粒子,加速活塞环与气缸的磨损。
(4)发动机燃烧不好,或机油上窜燃烧室燃烧,使活塞组件积碳过多,而使磨损加剧。
(5)新车或大修后的机车未磨合即投入超载作业,引起早期活塞环磨损加剧。
2.预防活塞环磨损的措施(1)空气中尘粒多、燃油和润滑油太脏极易造成磨粒磨损。
特别是在许多工矿企业,工程机械工作环境恶劣,空气中杂质多且含硫化物较多,最容易造成磨粒磨损和腐蚀磨损,因而要求对机器的维护保养多下功夫,定期清理、更换“三滤”。
(2)根据气温和季节选用机油,油底壳所加机油必须清洁、适量,油面应在油尺上下刻线之间。
(3)安装活塞环时各环开口位置应尽量避开活塞销的轴线方向,并要各环开口互相错开;油环不能装反;防止机油上窜燃烧室烧掉形成积碳。
活塞式压缩机的常见故障及处理方法往复压缩机由于易损件比较多,而且是往复运动,存在惯性力,因此出现故障的几率高,压缩机的故障主要表现在以下几个方面:一是气体进出口阀和填料密封部分,主要部件是进气阀、排气阀,活塞环、导向环、填料(三瓣、六瓣)、气缸、刮油环、活塞,统计表明,超过80%的故障发生在这部分;二是动力部分,主要是曲轴瓦、十字头瓦;三是辅助部分,润滑油泵、安全附件。
下面就经常出现的故障进行介绍。
1、排气量达不到设计要求(1)原因1:气阀泄漏,特别是低压级气阀的泄漏处理方法:检查气阀,特别是低压级气阀,一般可以用测量气阀表面温度的方法,当气阀表面温度超出正常运行的温度时,说明该气阀出现了故障,通过这个方法,可以具体判断哪个气阀出现了故障,也可以通过听声音的方法判断。
可以根据现场情况,更换气阀。
(2)原因2:填料泄漏处理方法:填料泄漏时,比较直观,可以通过肉眼看到或仪器检测到,当影响到排量时,必须更换填料。
现在的压缩机设计,填料泄漏量,设有流量表,可以通过流量表来确认泄漏量。
(3)原因3:活塞环磨损处理方法:活塞环磨损以后,不能实现自紧密封,造成气体泄漏。
对于多级压缩机来讲,可以根据出口压力,来判断是哪一级活塞出现了故障,并更换活塞环。
(4)原因4:气缸套磨损处理方法:当气缸套出现磨损时,与活塞环的磨损道理一样。
如果更换活塞环以后,短时间内再次出现排量下降,就要考虑是气缸套的问题,如果缸套磨损,内径变大,表面出现沟痕,对活塞环的磨损是非常迅速的,要更换新气缸套。
冷却水夹套与气缸套之间采用O 形环密封,用于密封冷却水,由于配合较紧,且使用时间长,夹套内会出现锈蚀。
拆卸的方法是,用气焊在水夹套外侧加热,加热到120℃,然后轻轻地顶出缸套。
注意:千万不能用千斤顶直接加力顶缸套,那样会损坏水夹套,有效的办法就是加热气缸套后拆卸。
(5)原因5:气缸余隙容积过大处理方法:当气缸余隙容积过大时,会出现效率降低,排量降低,这种情况多出现在检修完以后的运行,需要重新调节死点间隙。
活塞的常见故障
活塞的常见故障及其处理方法如下:
1.活塞顶面烧蚀,活塞的烧蚀出现在活塞顶部。
轻者有疏松凹坑,重者有局部烧熔现象。
活塞顶部烧蚀的原因主要是燃烧不正常,导致顶部受热过多,或者活塞环卡死断了,然后在重负荷下运行烧坏了顶部。
活塞需要更换;
2.活塞顶面出现裂纹。
一般活塞顶面的裂纹方向与活塞销孔的轴线方向垂直,主要是热应力引起的疲劳裂纹。
原因:发动机过载,导致活塞过度变形,导致活塞顶面疲劳开裂;注意发动机的使用;
3.活塞环槽的侧壁磨损。
当活塞上下运动时,活塞环会随着气缸的变形而径向膨胀和收缩。
特别是第一环槽处温度高,受到燃气和油楔的冲击,使环在环槽内摩擦振动,造成磨损;需要更换优质机油;
4.活塞环结焦,卡在环槽里。
活塞环的结焦是由润滑油的氧化沉积或环在槽中失去运动自由度引起的。
这种毛病危害极大。
主要原因:柴油机长期过热或过载,导致润滑油中有胶质,活塞环和气缸热变形严重;润滑油污染严重,润滑油质量差;曲轴箱通风装置工作不良,造成气缸负压过大或气密性差,导致窜油。
因
此,必须使用合格的机油来防止柴油机过热。
微型车的发动机为462Q、465Q、308Q、270Q、370Q、476Q等,在维修使用活塞环过程中,特别是镗缸换新活塞和活塞环,常有些用户反映刚装上车就发生冒烟、烧机油的现象,引起对活塞环质量的怀疑。
同样的活塞环,其行驶里程可达到8~10万km以上,为何会产生这样截然不同的反映呢?为慎重计,我们对活塞环进行检测:其鉴定结果表明:活塞环各项技术性能指标,均符合国家技术标准。
进一步对活塞环、缸套和活塞外观磨损情况进行观察并对其几何尺寸检测和分析。
发现用户反映诸多烧机油问题,多是因为维修质量、使用不当或相关零件的加工尺寸不合规范引起的。
造成活塞环早期异常磨损、损坏、失效是发动机烧机油的主要原因。
近年来,为适应汽车发动机耗油低、大功率、高速化的发展趋势,活塞环的设计和工艺不断改进,采用新材料。
加上高品质的润滑油,卓有成效的滤清器,活塞环的使用寿命普遍延长了。
微型车发动机装有二道气环,一道油环。
由于第一道环接近燃烧室,承受最大的热负荷和最高压力,为确保第一道气环良好的工作性能、经久耐磨,具有良好的热稳定性和疲劳强度。
第一道气环采用高铬合金钢并经氮化处理,硬度高,其表面硬度达Hv1000以上,耐磨性和耐腐蚀性均好。
经氮化处理的活塞环的耐磨性明显优于镀硬铬活塞环。
全部侧面氮化的活塞环,还使环侧面和活塞环槽的磨损减少,保持其它环不可能达到的低油耗值。
第一道气环外圆为桶面,桶面环与气缸壁接触面积小,压力较大,有利于密封和磨合,环上下运动时均易形成稳定油膜,减少磨损。
第二道气环采用铸铁锥面环,其外圆上小下大的锥面,与缸壁接触面积小,压力增加,有利于磨合和密封,活塞环上行时易形成稳定油膜,减小磨损。
下行时,则可将气缸上多余的润滑油刮下。
而且铸铁表面具有点状的孔隙,便于储存润滑油,减少环和缸壁的摩擦,提高环的耐磨性。
油环采用钢带组合油环接触压力高,压力分布均匀,上、下刮片环的外圆面上均镀硬铬,刮油能力强,经久耐磨,适应性好,能较好适应气缸的不均匀磨损和活塞变形等摆动的影响,保持密封性,而且钢带组合油环泄油通路大,能防止结胶、积渣,具有良好的控油能力,既能防止过多润滑油进入燃烧室,又能较好保持活塞环和缸壁的润滑。
如果正确维修和使用,活塞环的使用寿命可达8~10万km以上。
所谓刚装上车就发生冒烟、烧机油现象,实属异常现象,常见的情况有:
一、配缸间隙太小,引起拉缸
由于受所谓“无隙配合”和“间隙小点好”错误观念的影响,某些修理厂镗缸时选配的活塞与气缸的间隙过小,发动机工作后,由于活塞膨胀,活塞环在环槽中卡死,环周滑动面紧压缸壁,油膜遭到破坏,产生干摩擦,导致熔着磨损,密封破坏,控油能力失效,导致冒烟、烧机油,即拉缸。
462Q正确的活塞配缸间隙为0.04~0.06 mm,使用经验推荐0.045 mm最为适宜,并要求气缸尺寸精度和形位精度、粗糙度达到技术标准。
测量配缸间隙应准确无误,最好应将活塞放在水中加热至80℃~100℃,测量较为准确,活塞环在气缸中开口间隙应为0.15~0.35 mm。
二、镗缸表面粗糙,造成活塞环早期磨损
气缸孔的加工一般是根据活塞的外径并保证一定的配缸间隙量进行镗削、珩磨加工的,以达到必要的粗糙度和45度的交叉网纹网络。
但事实上相当部分的镗
磨气缸难以达到上述要求。
明显的刀痕,清洗不彻底,残留磨料都直接磨耗活塞环表面硬度层,而形成早期的快速磨损,导使其失效。
三、装配不当,造成活塞环偏磨
微型车发动机油环采用钢带组合油环结构,由上、下刮片环和衬环组成,中间的衬环外侧上下突出凸台,使上、下刮片正确均匀支撑在衬环上,刮片环外圆镀有铬层,经久耐磨,具有良好的控油能力。
但由于安装不当,衬环偏斜,造成衬环和刮片环外圆偏磨,控油能力失效,机油消耗增加。
此外,有的修理工为追求活塞环开口间隙的最小值,又不将缸套镗缸处理,而用加大一档的活塞环装入活塞中,测量活塞环的开口间隙又在气缸孔的开口处,尚符合标准。
如0.15mm左右。
实际上,由于气缸经使用磨损已形成上大下小(下部磨损较小)的圆锥状缸孔,发动机工作时,活塞环处于下止点位置时,环口则顶死。
特别是油环中的衬环,上、下刮片外圆急剧磨损而失效,机油损耗急剧增加。
当然,缸套变形、连杆弯曲等也会引起活塞环偏磨。
四、发动机温度高、活塞环失效
由于使用劣质机油,或者机油及冷却水不足,或其它原因,造成发动机温度过高,活塞环在高温高压状态下工作,如不及时发现,会产生严重的粘着磨损(拉缸)现象。
五、相关零件加工尺寸不合标准,致使活塞环装配质量难达要求。
活塞作为活塞环的载体,其相关配合间隙十分重要。
侧隙和背隙都要符合使用标准。
如第二道活塞环槽深度不够,内倒角圆弧过大,导致二道铸铁环不能到位,背隙过小而卡死,失去密封、刮油作用。
侧隙过大,则会起“泵油”作用。
气缸活塞组是重要的配合件,一般都进行尺寸分组,只有同一尺寸组的零件相配合,才能满足配合要求。
有时,两个合格的零件配合在一起并不一定合适。
因此,在修理中,对于重要部位,新换的零件应进行仔细的检查测量,以确定零件间正确的配合关系,避免不必要的返工。
六、判断故障错误,错怪活塞环质量
1、气门导管松旷,气门油封失效,引起烧机油
气门导管松旷、气门油封失效,机油经气门导管被吸入燃烧室燃烧,甚至直接滴入排气管,这种故障应与活塞环不密封而烧机油的现象区分开,其区别:
(1) 活塞环不密封窜机油是在气缸内燃烧,而后者是在排气管内燃烧;
(2) 检查火花塞:活塞环不密封烧机油,火花塞有油渍;
(3) 活塞环不密封,曲轴箱会窜气。
排气管有滴机油现象,是由于气门导管松旷或气门油封失效所致。
微型车如昌河、松花江、长安的462Q、465Q、大发370等均为顶置气门,斜置式安装,气缸盖上机油回油孔位置较高,使排气门上端及弹簧浸在机油内,一旦气门导管松旷,气门油封失效,机油则极易被吸入排气管内燃烧。
2、油电路故障,引起冒烟
油路不畅,化油器调整不好,点火提前过早或过晚都会引起冒烟。
起始磨合阶段,轻微冒烟是允许的,待磨合期过后,发动机工作日趋正常。
综上所述,品质优良的活塞环,还需要优良品质的相关零件,正确维修、使用,只有这样才能充分发挥活塞环功能,延长发动机使用寿命。
原载1998年第4、5期《汽车与配件》。