康明斯活塞、缸套、連桿對活塞環折斷的影響
發布時間：2023-10-27 點擊：260
活塞環折斷是柴油發電機常見故障之一，其主要原因是活塞環的選配與安裝不當，破壞了活塞環良好的工作條件而使活塞環折斷。當然造成活塞環折斷還有其他很多原因，下面康明斯公司帶您一起來了解活塞環折斷的常見原因解析及其預防措施。
一、康明斯活塞環折斷原因
柴油發電機上活塞環在工作中因多種原因而損壞，最常見的損壞除磨損外，折斷是常見損壞形式。造成活塞環斷裂的原因可歸納為：使用不當，活塞、缸套、連桿的影響，材料問題和制造質量問題等。但更重要的是活塞環的選配與安裝不當，破壞了活塞環良好的工作條件而使活塞環折斷。
1、康明斯活塞環材質問題（正品件出現這種可能性極小，通常由于副產件導致）。
（1）康明斯活塞環材質不符合要求，抗彎強度差。活塞環的材料經歷了普通灰鑄鐵、高合金鑄鐵、球墨鑄鐵到鋼質的發展過程。農用柴油發動機的活塞環一般使用球墨鑄鐵或合金鑄鐵，其中碳、鐵、磷、硫等含量有明確的規定，若某種成分超標（特別是硫）會導致活塞環抗彎強度差，容易斷裂。環表面處理層過厚，抗疲勞性差，也容易斷裂。
（2）康明斯活塞環制造質量問題，主要是硬度、韌性和彈力不合適（圖1）。這些都是導致活塞環易斷的重要原因。當然還有活塞環高度的一致性掌握不嚴格或裝入缸套后圓度、平面度、環的尺寸公差、形狀公差掌握不嚴格等也會導致活塞環斷裂。
圖1 康明斯活塞環的檢查
2、人為因素影響
柴油發電機的使用因素造成活塞環的斷裂是多方面的，分析起來主要有以下幾點：
①柴油發電機長期超轉速、超負荷運轉，會使發動機過熱而導致機油潤滑不良、活塞環槽積碳嚴重而造成活塞環早期磨損、卡滯而折斷。
②無規律的亂轟油門會使發動機的轉速忽高忽低，活塞與汽缸中運動速度忽快忽慢，加速汽缸磨損，也易造成活塞環折斷。
③柴油發電機各缸供油量和供油時間不均勻，將會使部分汽缸燃燒過程惡化，形成積碳或嚴重的后燃，造成活塞頂溫度過高，導致活塞環受熱負荷的影響而發生熱疲勞折斷。
④活塞環槽上積碳太多，發動機修理時對活塞環槽中的積碳未徹底清理，活塞環放入環槽中發生扭曲，在工作過程中活塞環因受交變的扭曲載荷的作用而折斷。
⑤裝配時，活塞銷與銅套、連桿瓦與軸頸的徑向配合間隙不符合要求，配合間隙過大或使用中的磨損導致此間隙過大，使活塞環工作中受到沖擊振動而使活塞環折斷。
⑥活塞環裝配到汽缸環槽中是要留有一定的開口間隙，為的是消除工作中活塞環的受熱膨脹，如果此間隙留得過小，活塞環受熱易發生頂死，導致環在開口部位的對側折斷。
3、康明斯活塞、缸套、連桿（零件圖見圖2）的影響
（1）活塞的影響。活塞對活塞環折斷影響最大的是環槽的形狀、尺寸。在實際應用中出現以下情況：
①活塞環安裝于活塞環槽中，活塞環既隨活塞沿汽缸壁作上下運動，又相對于活塞環槽作扭轉運動，長期工作后，活塞環槽易被磨損呈喇叭形，使活塞環工作時彎曲、扭轉變形增大而發生折斷。
②活塞環與活塞環槽端面留有一定的端間隙，防止活塞環受熱膨脹卡死在環槽中，但如果這個間隙過大，會加劇活塞環在環槽內的振動，這樣既不利于密封氣體，又有可能由于振動而使環疲勞斷裂。
（2）缸套的影響。缸套造成活塞環斷裂的因素是安裝中的歪斜，造成磨損不均勻。有以下幾種情況：
①由于曲軸安裝座孔同軸度超差、主軸瓦配合間隙不合要求、曲軸彎曲變形等，導致汽缸套中心線與曲軸中心線不垂直，導致活塞在汽缸內運動向一側傾斜，導致活塞環在汽缸內受力不均，而產生疲勞折斷。
②汽缸套使用一定時間后，因磨損而產生變形，造成活塞環在缸套中上下運動時，受不規則力作用產生疲勞斷裂。
③缸套使用一定時間后，缸套上部會因積碳結成一圈凸緣，或缸套上部由于磨損而形成臺階時，在發動機大修時沒有消除這種臺階，工作中活塞環與此臺階接觸會受到沖擊而引起折斷。
（3）連桿的影響。造成活塞環斷裂的連桿因素是連桿的彎曲和扭轉變形。由于連桿變形破壞了活塞在汽缸中的運動規律，從而導致活塞環受到過大沖擊而折斷。
圖2 康明斯連桿活塞組件零件圖
二、康明斯活塞環預防措施
以上分析了活塞環的斷裂是由多方面因素引起的，其中重要的一點是活塞環的選配和安裝不正確。根據維修人員的統計，因忽視活塞環的正確選配、安裝造成斷裂的約占1/3多。因而注意活塞環的正確選配與安裝是減少活塞環斷裂、提高其使用壽命的重要環節。
安裝活塞環時要注意以下事項：
1、大修更換活塞環時，要一組一組更換，不能只更換其中幾只；
2、安裝前應仔細檢查活塞、缸套、活塞環等相關部件的精度，清除活塞環槽中的積碳，消除汽缸套的積碳或磨損臺階，活塞環放入汽缸和活塞環槽中的端間隙、側間隙、背間隙等指標要符合要求；
3、安裝活塞環要使用專用安裝卡鉗、錐度套等工具，以免造成活塞環的扭曲變形；
圖3 使用卡鉗安裝活塞環示意圖
4、安裝時注意活塞上的標記，對有倒角的或打有“上”字標記的環要朝活塞頂部安裝，這是為了保護汽缸內壁的潤滑油膜。安裝時注意活塞環的開口方向，相臨的兩道環開口應該錯開120°。還要注意各道環（包括油環）開口不能布置在與活塞銷軸線呈±45°的范圍內。安裝完畢后，用手輕輕旋轉活塞環，應平滑無卡滯現象。
柴油發電機上的活塞環是一種極為重要的零件，它不僅阻止高溫燃燒氣體的下竄，保證柴油發電機一定的動力性和經濟性，防止潤滑油的變質，而且還能阻止潤滑油上竄，刮掉缸壁上多余的潤滑油，保證活塞與缸壁有良好的潤滑條件，減少機油的消耗。活塞環又是活塞頂熱量傳遞的重要零件，對維持活塞頂必要的工作溫度，防止活塞頂過熱損壞起著關鍵性作用。以上所述就是康明斯公司為您介紹的柴油發電機組活塞環斷裂的原因分析和預防措施。
起動充電系統-內燃機常用的起動四種方法
什么是柴油發電機組的冷卻系統？
柴油發電機組搬遷新場地時需要注意哪些問題？
柴油發電機組中冷器的主要檢測項目有哪些
上柴柴油發電機組并機運行出現逆功現象該如何調整？
在超高層建筑中應用為什么只選擇柴油發電機組？
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一、康明斯活塞環折斷原因
柴油發電機上活塞環在工作中因多種原因而損壞，最常見的損壞除磨損外，折斷是常見損壞形式。造成活塞環斷裂的原因可歸納為：使用不當，活塞、缸套、連桿的影響，材料問題和制造質量問題等。但更重要的是活塞環的選配與安裝不當，破壞了活塞環良好的工作條件而使活塞環折斷。
1、康明斯活塞環材質問題（正品件出現這種可能性極小，通常由于副產件導致）。
（1）康明斯活塞環材質不符合要求，抗彎強度差。活塞環的材料經歷了普通灰鑄鐵、高合金鑄鐵、球墨鑄鐵到鋼質的發展過程。農用柴油發動機的活塞環一般使用球墨鑄鐵或合金鑄鐵，其中碳、鐵、磷、硫等含量有明確的規定，若某種成分超標（特別是硫）會導致活塞環抗彎強度差，容易斷裂。環表面處理層過厚，抗疲勞性差，也容易斷裂。
（2）康明斯活塞環制造質量問題，主要是硬度、韌性和彈力不合適（圖1）。這些都是導致活塞環易斷的重要原因。當然還有活塞環高度的一致性掌握不嚴格或裝入缸套后圓度、平面度、環的尺寸公差、形狀公差掌握不嚴格等也會導致活塞環斷裂。
圖1 康明斯活塞環的檢查
2、人為因素影響
柴油發電機的使用因素造成活塞環的斷裂是多方面的，分析起來主要有以下幾點：
①柴油發電機長期超轉速、超負荷運轉，會使發動機過熱而導致機油潤滑不良、活塞環槽積碳嚴重而造成活塞環早期磨損、卡滯而折斷。
②無規律的亂轟油門會使發動機的轉速忽高忽低，活塞與汽缸中運動速度忽快忽慢，加速汽缸磨損，也易造成活塞環折斷。
③柴油發電機各缸供油量和供油時間不均勻，將會使部分汽缸燃燒過程惡化，形成積碳或嚴重的后燃，造成活塞頂溫度過高，導致活塞環受熱負荷的影響而發生熱疲勞折斷。
④活塞環槽上積碳太多，發動機修理時對活塞環槽中的積碳未徹底清理，活塞環放入環槽中發生扭曲，在工作過程中活塞環因受交變的扭曲載荷的作用而折斷。
⑤裝配時，活塞銷與銅套、連桿瓦與軸頸的徑向配合間隙不符合要求，配合間隙過大或使用中的磨損導致此間隙過大，使活塞環工作中受到沖擊振動而使活塞環折斷。
⑥活塞環裝配到汽缸環槽中是要留有一定的開口間隙，為的是消除工作中活塞環的受熱膨脹，如果此間隙留得過小，活塞環受熱易發生頂死，導致環在開口部位的對側折斷。
3、康明斯活塞、缸套、連桿（零件圖見圖2）的影響
（1）活塞的影響。活塞對活塞環折斷影響最大的是環槽的形狀、尺寸。在實際應用中出現以下情況：
①活塞環安裝于活塞環槽中，活塞環既隨活塞沿汽缸壁作上下運動，又相對于活塞環槽作扭轉運動，長期工作后，活塞環槽易被磨損呈喇叭形，使活塞環工作時彎曲、扭轉變形增大而發生折斷。
②活塞環與活塞環槽端面留有一定的端間隙，防止活塞環受熱膨脹卡死在環槽中，但如果這個間隙過大，會加劇活塞環在環槽內的振動，這樣既不利于密封氣體，又有可能由于振動而使環疲勞斷裂。
（2）缸套的影響。缸套造成活塞環斷裂的因素是安裝中的歪斜，造成磨損不均勻。有以下幾種情況：
①由于曲軸安裝座孔同軸度超差、主軸瓦配合間隙不合要求、曲軸彎曲變形等，導致汽缸套中心線與曲軸中心線不垂直，導致活塞在汽缸內運動向一側傾斜，導致活塞環在汽缸內受力不均，而產生疲勞折斷。
②汽缸套使用一定時間后，因磨損而產生變形，造成活塞環在缸套中上下運動時，受不規則力作用產生疲勞斷裂。
③缸套使用一定時間后，缸套上部會因積碳結成一圈凸緣，或缸套上部由于磨損而形成臺階時，在發動機大修時沒有消除這種臺階，工作中活塞環與此臺階接觸會受到沖擊而引起折斷。
（3）連桿的影響。造成活塞環斷裂的連桿因素是連桿的彎曲和扭轉變形。由于連桿變形破壞了活塞在汽缸中的運動規律，從而導致活塞環受到過大沖擊而折斷。
圖2 康明斯連桿活塞組件零件圖
二、康明斯活塞環預防措施
以上分析了活塞環的斷裂是由多方面因素引起的，其中重要的一點是活塞環的選配和安裝不正確。根據維修人員的統計，因忽視活塞環的正確選配、安裝造成斷裂的約占1/3多。因而注意活塞環的正確選配與安裝是減少活塞環斷裂、提高其使用壽命的重要環節。
安裝活塞環時要注意以下事項：
1、大修更換活塞環時，要一組一組更換，不能只更換其中幾只；
2、安裝前應仔細檢查活塞、缸套、活塞環等相關部件的精度，清除活塞環槽中的積碳，消除汽缸套的積碳或磨損臺階，活塞環放入汽缸和活塞環槽中的端間隙、側間隙、背間隙等指標要符合要求；
3、安裝活塞環要使用專用安裝卡鉗、錐度套等工具，以免造成活塞環的扭曲變形；
圖3 使用卡鉗安裝活塞環示意圖
4、安裝時注意活塞上的標記，對有倒角的或打有“上”字標記的環要朝活塞頂部安裝，這是為了保護汽缸內壁的潤滑油膜。安裝時注意活塞環的開口方向，相臨的兩道環開口應該錯開120°。還要注意各道環（包括油環）開口不能布置在與活塞銷軸線呈±45°的范圍內。安裝完畢后，用手輕輕旋轉活塞環，應平滑無卡滯現象。
柴油發電機上的活塞環是一種極為重要的零件，它不僅阻止高溫燃燒氣體的下竄，保證柴油發電機一定的動力性和經濟性，防止潤滑油的變質，而且還能阻止潤滑油上竄，刮掉缸壁上多余的潤滑油，保證活塞與缸壁有良好的潤滑條件，減少機油的消耗。活塞環又是活塞頂熱量傳遞的重要零件，對維持活塞頂必要的工作溫度，防止活塞頂過熱損壞起著關鍵性作用。以上所述就是康明斯公司為您介紹的柴油發電機組活塞環斷裂的原因分析和預防措施。
起動充電系統-內燃機常用的起動四種方法
什么是柴油發電機組的冷卻系統？
柴油發電機組搬遷新場地時需要注意哪些問題？
柴油發電機組中冷器的主要檢測項目有哪些
上柴柴油發電機組并機運行出現逆功現象該如何調整？
在超高層建筑中應用為什么只選擇柴油發電機組？
玉柴發電機YC4D105-D34技術參數
發電機廠家為您解析柴油發電機組燃油系統的發展趨勢