活塞常见损伤的检查与修理
一、活塞的结构特点
活塞和气缸盖、气缸一起构成气缸容积和燃烧室。活塞在高温、高压燃气作用下,在气缸里做高速往复直线运动,完成吸气、压缩、作功、排气等工作循环过程。
活塞受到本身速率周期性变化而形成的惯性力、气体压力和侧压力的联合作用。活塞在气缸内工作时,燃气的最高温度可达2000℃,活塞顶还承受瞬变高温的作用,且温度分布很不均匀,从而产生严重的热负荷。同时,润滑困难工作条件恶劣。
活塞沿高度方向自上而下可分为4部分:第一道环槽以上部分称为顶部,它与气缸共同构成燃烧室的一部分;活塞环槽区域称为环槽部,用于安装活塞环;活塞销座部分称为销座部,用于安装活塞销;活塞销座以下部分称为裙部,它对活塞的往复运动起导向作用,同时承受侧压力。
二、活塞常见损伤
1.活塞环槽磨损
活塞环槽的磨损通常发生在高度方向上,第一道活塞环槽磨损最严重。活塞环槽磨损后使活塞环侧隙增大,如不及时修理或更换活塞,会导致发动机工作时烧机油和气缸压力下降等后果。
活塞环侧隙是指活塞环与活塞环槽在高度方向上的配合间隙。测量时,将一新活塞环放入环槽,用塞尺测量环的侧隙。若更换新活塞环后侧隙过小,可将活塞环平放在细砂布上研磨;若侧隙过大,说明环槽磨损,可将环槽车削加宽并更换加厚的活塞环,也可在活塞环上方加装组合式油环的刮油钢片,但普通发动机的活塞很便宜,一般可将活塞环与活塞一起更换。
2.活塞裙部磨损
活塞与气缸壁的接触仅在裙部,且与活塞销轴线垂直的部位,此部位决定了活塞与气缸的配合间隙。活塞裙部在高压气体的作用下,受侧向力作用的一面紧贴在气缸壁上,产生摩擦而磨损。正常工作时,这部分磨损一般为每1万km磨损0.01~0. 02 mm。
检查活塞裙部的磨损。在与活塞销垂直的方向,用外径千分尺测量活塞裙部直径,若测量值超过极限值时,在发动机大修时应更换全部活塞。
3.活塞裙部椭圆短轴部位熔着磨损
当活塞裙部圆度或圆柱度小于技术要求时,裙部原来的椭圆短轴在受热膨胀后伸张,使活塞与气缸壁的配合间隙变小,产生胀缸,拉伤气缸和活塞,并使局部产生高温,形成熔着磨损。当润滑不良或润滑油和可燃混合气内含有磨料时,将使活塞与气缸产生拉毛现象,严重时,会因局部产生高温而导致熔着磨损。活塞拉毛如仅形成细微的直线条纹,可修光毛边继续使用。
4.活塞梢座孔磨损
活塞销座孔磨损后表现为活塞销与座孔配合间隙增大,运转时发出异常响声,低速和改变转速时更为明显。内径千分表和内径千分尺在销孔上受力方向和水平方向测量,算出圆度和磨损量。根据标准值确定活塞销孔磨损是否超限。活塞销座孔磨损产生原因受活塞销往复冲击而自然磨损,形成椭圆;装配时未加热活塞,强行敲入,使销孔擦伤;孔与销之间间隙较大,冲击磨损严重。活塞销座孔磨损多采用铰削的方法修复。
5.活塞的刮伤
活塞刮伤一般都有明显的痕迹,轻度刮伤的活塞,如果不影响与气缸的配合间隙,允许用细砂布研磨后继续使用,刮伤严重的活塞必须更换,并根据下述情况查明故障原因。
(1)活塞裙部两侧同时出现刮伤,通常是新换活塞与气缸配合间隙过小所致。
(2)活塞裙部垂直活塞销方向的一侧刮伤,通常是怠速转速过低使缸壁润滑不良或发动机长期大负荷工作,而导致活塞受侧压力较大的一侧刮伤。
(3)活塞裙部两侧销座处刮伤,通常是活塞销与座孔配合过紧,受热后沿活塞销方向膨胀量过大造成。
(4)活塞与气缸配合间隙过大,将会引起第一道环槽的上部磨损或刮伤。
(5)活塞刮伤部位出现在一侧活塞销座的上方,通常是连杆变形造成。
(6)活塞裙部椭圆短轴部位熔着磨损。
6.活塞烧顶
活塞顶部直接承受高温高压气体的作用。由于点火正时不对,燃料成分不符合要求等,将会产生爆震,或者由于发动机长时间超负荷运转等,均将造成活塞烧顶现象。活塞顶部烧蚀轻者有疏松状麻坑,重者有局部烧熔现象。活塞顶面烧蚀将导致高温燃气窜入曲轴箱,加速润滑油的氧化变质、气缸密封性变差、压缩比下降、燃油燃烧过程变坏、发动机的动力性和经济性下降;严重时活塞开裂破碎,损坏缸套、连杆、曲轴、机体等零部件。