柴油機(jī)活塞使用維修中常見問題解析

丁新紅

摘 要：為了提高對柴油機(jī)的認(rèn)識，介紹了活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功用，說明了活塞常見損傷部位和活塞技術(shù)狀態(tài)的判斷，以減少盲目更換活塞，避免造成不必要的浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);活塞;使用維修

中圖分類號：S218.5 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.08.047

柴油機(jī)活塞的功用是承受燃?xì)馊紵尫诺谋l(fā)壓力，并將此壓力通過活塞銷、連桿、曲軸和飛輪對外做功。同時還具有封閉汽缸，形成燃燒室，吸入、壓縮和排出氣體，傳出部分熱量，以及將活塞的側(cè)向力傳給汽缸壁等功能。活塞頂部與高溫高壓氣體直接接觸，活塞在汽缸中做高速往復(fù)運(yùn)動，潤滑條件差，是柴油機(jī)最容易損壞的零件之一。我們需要對活塞有一個初步的認(rèn)知，知道它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功用，了解活塞常見損傷的特點(diǎn)，以及如何正確判斷活塞是否可以繼續(xù)使用，并要對活塞損壞的原因進(jìn)行分析，以免相同的故障再次發(fā)生。

1 活塞各部位名稱與功用

活塞包括頂部、防漏部、銷座部和裙部四大部分。

（1）頂部?；钊谝画h(huán)槽以上部分稱活塞頂部。頂部的形狀與燃燒室有直接關(guān)系，隨燃燒室不同形狀各異，有平頂、凸頂和凹頂多種。柴油機(jī)活塞頂部多為凹的，有ω形、鏟形和螺管凹坑形等。此外，有的活塞頂部還制有為防止活塞頂與氣門頭相碰的兩個圓形淺凹坑。為便于選配和安裝，在活塞頂還制有尺寸、重量分組和安裝箭頭等標(biāo)志，同組活塞重量差不大于10 g。

（2）防漏部。防漏部制有環(huán)槽用以安裝氣環(huán)和油環(huán)，氣環(huán)多為2～3道，油環(huán)多為1道。氣環(huán)裝在上部，下部裝油環(huán)。氣環(huán)數(shù)減少、環(huán)高減少可降低活塞高度和減小活塞質(zhì)量，有利于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，以增加其動力性和經(jīng)濟(jì)性。活塞頂?shù)降谝画h(huán)槽之間的環(huán)岸，叫火力岸。在此岸上制有絕熱環(huán)槽，用以減小此部與缸壁間隙，增加節(jié)流以達(dá)到減輕第一道環(huán)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷、縮短火岸的高度的效果;絕熱環(huán)槽的作用是改變熱傳導(dǎo)路線以減輕第一道環(huán)的熱負(fù)荷，在高強(qiáng)化柴油機(jī)的活塞第一環(huán)槽中鑄有高鎳鑄鐵環(huán)架，以提高活塞使用壽命。

（3）銷座部。用以裝配活塞銷，將活塞受力傳給連桿。為降低活塞銷與座孔的壓力，減輕磨損，這部分支承面要盡量大些，也就是孔徑與支承長度要大些，銷座與頂部用加強(qiáng)筋相連。

（4）裙部，也叫導(dǎo)向部。在活塞往復(fù)運(yùn)動中起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。目前，一些汽油機(jī)為防止活塞換向時產(chǎn)生拍擊和磨損，使活塞銷孔中心線與活塞軸線不相交，向側(cè)壓方向偏移1～2 mm。因此，這種活塞安裝時，要注意安裝方向標(biāo)志。

活塞在工作中由于裙部受側(cè)壓力、銷座承受活塞軸向力、銷座金屬零件易受熱后變形等都易使活塞裙部變橢圓形，沿銷軸方向直徑增大，側(cè)壓力方向直徑變小。如不采取措施，活塞在工作時將拉傷缸壁，甚至卡缸。汽油機(jī)活塞在其裙部開有梯形或門形切口，其橫向切口作用為切斷熱流、減少裙部受熱膨脹;縱向切口在裙部變形時留有膨脹余地。另外，有很多活塞將銷座孔周圍制成凹陷形，作為膨脹余地，也有將活塞制成橢圓的，其長軸為側(cè)壓方向，短軸為銷軸方向，這種活塞也叫橢圓活塞。有的活塞鑄入恒范鋼片使裙部與銷座相連，恒范鋼片熱膨脹系數(shù)很小，可使活塞與汽缸配合間隙減小。為防止活塞裙部與曲軸平衡塊相碰，沿活塞銷方向?qū)N座以下裙部切除。這樣，還可降低摩擦阻力和減輕重量。這種活塞也稱鞍形活塞或拖鞋形活塞?；钊捎谘馗叨确较蚴軣岵煌?，膨脹量亦不同，因此，常將活塞制成上、下直徑不一的錐形。

活塞裙部直徑與汽缸內(nèi)徑之差稱為汽缸間隙。4125A4型柴油機(jī)為0.19～0.23 mm，LR-6105T8型柴油機(jī)為0.11～0.175 mm。

2 活塞常見損傷部位

活塞是柴油機(jī)的主要運(yùn)動機(jī)件之一，是燃燒室的重要組成部分?；钊ぷ鲿r承受著很大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，同時還承受著摩擦力。因此，在使用中活塞容易損壞?；钊膿p傷包括：活塞環(huán)槽的磨損、活塞裙部的磨損、活塞銷座孔的磨損和活塞頂部的損傷?；钊褂眠^程中磨損最大的地方是活塞環(huán)槽，其中第一環(huán)槽的下平面往往磨損最嚴(yán)重。環(huán)槽磨損后，槽的斷面變成梯形。側(cè)隙變大，使汽缸的氣密性變差，并且還會加重泵油作用，引起“竄油”和“竄氣”。活塞裙部的磨損要比環(huán)槽小得多，但裙部與汽缸間隙過大時，將發(fā)生導(dǎo)向不良，造成敲缸和潤滑油耗量增大?；钊N的磨損是緩慢而輕微的，若活塞銷孔出現(xiàn)較早的嚴(yán)重磨損，多為活塞銷與銷孔配合間隙過大或配合表面過于粗糙所致。由于活塞銷孔主要承受上下方向的力，由此造成活塞銷孔磨損成橢圓形，且銷孔上下方向的磨損最大?；钊N孔磨損過大會造成配合松曠并產(chǎn)生響聲，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)裂紋?；钊敳康膿p傷則是由于爆燃或早燃等不正常燃燒引起的局部燒缺和穿洞。

3 活塞技術(shù)狀態(tài)判斷

在換用新活塞時，一些機(jī)手不是根據(jù)活塞的磨損程度來決定，而是在更換汽缸套時也將活塞報廢。其實在處理決定前，應(yīng)對活塞作詳細(xì)的檢查：首先用觀察法檢查活塞有無嚴(yán)重的機(jī)械損傷，如裂紋、環(huán)槽塌邊、擋圈溝槽崩落及工作表面是否有深的刮痕等，然后再作以下檢查。

（1）活塞環(huán)槽的檢查：一般用新的活塞環(huán)放入環(huán)槽中，沿環(huán)槽進(jìn)行滾動，用塞尺測量邊間隙。

（2）活塞銷座孔的檢查：與缸套的檢查相似，用內(nèi)徑千分表在兩邊銷孔長度上各取兩個截面，在每個截面上取互相垂直的兩個方向（即上下受力方向與水平方向）位置，然后計算出圓度和圓柱度。

（3）活塞裙部的檢查：用外徑千分尺測量，并計算出其圓度和圓柱度及與缸套的配合間隙。若無檢測條件應(yīng)請專業(yè)人員鑒定。

活塞有下列之一情況應(yīng)作報廢處理：①裂紋、嚴(yán)重劃痕、環(huán)槽塌邊、擋圈溝槽崩落等機(jī)械損傷的;②邊間隙、銷孔、裙部磨損超過極限值的。