簡(jiǎn)析柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及安裝方法

龍 騏

（江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330013）

0 引言

活塞環(huán)是裝在活塞環(huán)槽中的具有開口的彈性環(huán)形零件，在自由狀態(tài)下能在環(huán)槽中靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。 按其功用不同，分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。 氣環(huán)的功用是保證活塞與汽缸壁間的密封，防止燃?xì)獯罅柯┤肭S箱，并將活塞的熱量傳給汽缸壁，再由冷卻水或冷空氣帶走。 油環(huán)的功用是把機(jī)油均勻地分布在汽缸壁上以利潤(rùn)滑， 并把多余的機(jī)油從汽缸壁上刮下，以免竄入燃燒室。 活塞環(huán)的工作情況對(duì)燃油燃燒的完善程度和柴油機(jī)的工作狀態(tài)起著至關(guān)重要的作用。 活塞環(huán)能否發(fā)揮出應(yīng)有的作用，與安裝(方向、位置)正確與否關(guān)系密切[1]。

1 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 氣環(huán)

氣環(huán)又叫壓縮環(huán)， 主要功用是密封活塞與汽缸間的氣縫， 防止漏氣， 并兼起導(dǎo)熱和調(diào)節(jié)汽缸壁面油膜的作用。由于氣環(huán)工作于高溫、高壓、高速、腐蝕的惡劣條件下，要求其必須耐熱、耐磨、高強(qiáng)度，在高溫下仍有彈性。

氣環(huán)的斷面常采用以下幾種形式：

1）矩形環(huán)：其斷面為矩形。 由于其容易加工，應(yīng)用較廣。

2）錐形環(huán)：其外徑上小下大，下緣外側(cè)與汽缸壁接觸，增強(qiáng)了刮油和密封性能。 一般用于第二、三道環(huán)上。 環(huán)上端面刻有“上”字，作為安裝記號(hào)。

3）扭曲環(huán)：斷面呈階梯形。 由于工作時(shí)扭曲變形，具有錐形環(huán)的優(yōu)點(diǎn)， 同時(shí)它的上下邊緣與環(huán)槽上下端面緊貼，提高了密封性能，減輕環(huán)對(duì)環(huán)槽的沖擊磨損，故應(yīng)用較廣。 主要用于二、三道環(huán)，不宜用作第一道環(huán)，多數(shù)用在油環(huán)上面的那道氣環(huán)。

4）梯形環(huán)：斷面呈梯形。 它的突出優(yōu)點(diǎn)是有較強(qiáng)的抗膠結(jié)能力，常做第一道環(huán)。 其環(huán)槽形狀也是梯形，安裝時(shí)不能裝入其他環(huán)槽內(nèi)。

5）桶形環(huán)：其外表面為光滑的圓弧形，與桶相似。 優(yōu)點(diǎn)是與汽缸壁接觸面積小，既利于磨合，密封性又好。 目前活塞環(huán)廣泛采用合金鑄鐵， 采用較多的是銅鉻鉬合金鑄鐵，耐高溫，耐沖擊，磨合性好，在增壓柴油機(jī)中，常采用韌性較好的合金球墨鑄鐵制造氣環(huán)。

為了提高活塞環(huán)的壽命，一般在活塞環(huán)非圓工作表面鍍以耐磨覆蓋層。 目前應(yīng)用最廣的是表面噴鉬和多孔鍍鉻。 表面噴鉬具有熔點(diǎn)高、耐磨、抗拉毛，多用于第一道環(huán)槽。 多孔鍍鉻具有存油、摩擦系數(shù)小、耐腐蝕等特點(diǎn)，用于一、二道環(huán)槽較多。

1.2 油環(huán)

柴油機(jī)的活塞上一般裝有一道油環(huán)。 為了保證油環(huán)在高速下的刮油能力，油環(huán)的刮口對(duì)缸壁應(yīng)有一定的接觸壓力，同時(shí)回油通道必須暢通。 目前柴油機(jī)用油環(huán)分為普通單體油環(huán)和彈簧脹圈油環(huán)。

1）普通單體油環(huán)為槽孔式油環(huán)，普通單體油環(huán)一般用合金鑄鐵制造，中間切有凹槽，槽內(nèi)開有回油槽和回油孔，能將刮下來(lái)的機(jī)油導(dǎo)入油底殼。

2）單體油環(huán)在磨損后彈力減弱，刮油能力差，使用壽命短，為了延長(zhǎng)其使用壽命，在普通單體油環(huán)的背后加裝徑向彈簧，就是彈簧脹圈油環(huán)。 彈簧脹圈油環(huán)按徑向襯簧結(jié)構(gòu)的不同，脹圈油環(huán)可分為片彈簧脹圈油環(huán)、螺旋彈簧脹圈和軌型脹圈油環(huán)。 柴油機(jī)普遍采用螺旋脹圈油環(huán)，該油環(huán)由于增加了環(huán)背彈簧，可以采用徑向厚度較小的柔性環(huán)，對(duì)汽缸套形狀的適應(yīng)性好。 在環(huán)的外圓磨損時(shí)，彈力不會(huì)急劇下降，與單體油環(huán)相比，明顯地降低了機(jī)油消耗量，并提高了油環(huán)的使用壽命[2]。

2 活塞環(huán)安裝方法

1）安裝要點(diǎn)。 活塞環(huán)要更換就要一組同時(shí)更換，安裝前應(yīng)仔細(xì)檢查活塞、缸套、活塞環(huán)等相關(guān)部件的精度；認(rèn)真清潔活塞、活塞環(huán)、缸套，并將活塞環(huán)及環(huán)槽涂上適量的潤(rùn)滑油；安裝活塞環(huán)最好使用專用工具，如活塞環(huán)專用安裝卡鉗、錐度套等，以避免活塞環(huán)過度張大而斷裂、變形；活塞環(huán)安裝前嚴(yán)禁任意張大、閉合、扭曲。

2）安裝要求。 柴油機(jī)氣環(huán)開口多采用直切口，氣環(huán)的開口是燃?xì)庑孤┑闹饕ǖ?，因此要?yán)格控制。 氣環(huán)開口應(yīng)錯(cuò)開安裝，其中第一、二道氣環(huán)應(yīng)錯(cuò)開180°，第二、三道應(yīng)錯(cuò)開90°， 并且開口應(yīng)避開活塞銷孔邊緣位置一定角度。 還要注意各道環(huán)(包括油環(huán))不能布置在與活塞銷軸線呈正負(fù)45°的范圍內(nèi)。 因?yàn)榛钊N兩端的這一范圍是凹進(jìn)去的，儲(chǔ)存的機(jī)油較多，容易從環(huán)口向上竄入燃燒室。 如果是彈簧脹圈油環(huán)， 安裝時(shí)將螺旋撐簧的接口拆開放到活塞環(huán)槽中，用鋼絲把接口連起來(lái)，再將油環(huán)本體裝到環(huán)槽內(nèi)，油環(huán)的開口必須在撐簧接頭的對(duì)面[3]。

3）安裝技巧。 大多數(shù)柴油機(jī)上使用的錐形活塞氣環(huán)僅有1°的錐度，一般不易辨認(rèn)。 為了便于安裝，在錐形氣環(huán)的上面均打有記號(hào)。 裝配時(shí)，須把打記號(hào)的一面朝活塞頂部，這樣才能保證裝配精度與密封性。 但是，錐形活塞環(huán)上的記號(hào)往往被汽缸內(nèi)的積碳覆蓋，這樣就容易裝反。采用以下方法來(lái)鑒別錐形氣環(huán)的正反面：把錐形氣環(huán)放置在平板或玻璃板上，用一手指按住，然后用直角三角板來(lái)鑒別。 將三角板的一個(gè)直角邊靠近活塞環(huán)。 由于錐頂背離三角尺，故當(dāng)三角尺靠上去時(shí)，環(huán)的下面與三角尺先接觸，而上面就有空隙。這樣就可斷定打記號(hào)的一面和三角尺相對(duì)。 扭曲環(huán)安裝時(shí)要注意方向，內(nèi)切口朝上，外切口朝下，應(yīng)將第一道環(huán)內(nèi)圓切槽向上，二、三道環(huán)外圓切槽向下，不能裝反，第一道環(huán)與二、三道環(huán)也不能互換。裝反了不但起不到向下刮油的作用，還會(huì)加劇泵油作用[4]。

4）安裝完畢后，用手輕輕旋轉(zhuǎn)活塞環(huán)，應(yīng)平滑無(wú)卡滯現(xiàn)象。 還要保證活塞環(huán)與活塞環(huán)槽及汽缸的配合間隙應(yīng)符合要求。