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行業(yè)新聞
汽車發(fā)動機活塞環(huán) 減少磨損措施詳解
2019-10-24
點擊數(shù)：7822
活塞環(huán)是發(fā)動機的關鍵件之一，其工作的好壞直接影響發(fā)動機的性能。同時，活塞環(huán)又是易損件，檢修活塞環(huán)時，通常要吊出活塞，因此，常常把檢修或更換活塞環(huán)的時間作為發(fā)動機的首次檢修期限。
近年來，由于發(fā)動機向高速和強化方向發(fā)展，活塞環(huán)的工作條件越來越苛刻，對其耐磨性也提出了更高的要求。
活塞環(huán)的磨損及影響因素
汽車發(fā)動機的活塞環(huán)和缸套之間的磨損具有如下幾個特點：
1．活塞環(huán)在上下止點之間作往復運動，速度從靜止狀態(tài)變化到最高達30m/s左右，如此反復的做大幅度變化。
2．做往復運動時，在工作循環(huán)的進氣、壓縮、做功和排氣行程中，汽缸壓力變化很大。3．因為受燃燒行程的影響，活塞環(huán)的運動經(jīng)常是在高溫下進行的，特別是第一道氣環(huán)，在高溫高壓及燃燒生成物所產(chǎn)生的化學作用下，油膜很難建立，使其實現(xiàn)全部潤滑比較困難，而常常處于臨界潤滑狀態(tài)。
根據(jù)磨損機理，活塞環(huán)磨損可分為正常磨損、熔著磨損（劃傷，擦傷）、磨料磨損及腐蝕磨損。但這些磨損現(xiàn)象不會單獨出現(xiàn)，而是同時存在并且相互影響。按照磨損部位，活塞環(huán)磨損又可分為滑動面磨損和上下端面磨損。一般來說，滑動面磨損比上下端面磨損大，滑動面主要是熔著磨損和磨料磨損；上下端面則以因活塞做往復運動而引起的撞擊磨損為主。
活塞環(huán)滑動面最大磨損常出現(xiàn)在汽缸上止點位置，因為該處受高溫氣體作用，破壞了油膜，造成易于熔著的條件，從而加速了活塞環(huán)的磨損。通常所謂的正常磨損實際上包含了輕微的熔著磨損和磨料磨損。各道環(huán)滑動面磨損量不一樣，第一道氣環(huán)磨損量較大，第二道環(huán)約為第一道的一半左右，油環(huán)的磨損量最小。例如，裝在斯太爾WD615發(fā)動機上的活塞環(huán)經(jīng)過500h可靠性試驗后，第一道氣環(huán)開口間隙磨損為0.4～0.6mm，第二道開口間隙磨損為0.25～0.4mm，油環(huán)開口間隙磨損為0.3～0.55mm。但有時油環(huán)磨損比中間幾道環(huán)還大，這是由于受到汽缸表面潤滑油分布和吸附雜質(zhì)的影響。
活塞環(huán)上下端面的磨損主要是因為機油燃油中的硬性殘渣以及從大氣中混進的塵埃顆粒在上下端面上形成的機械研磨，本質(zhì)上是磨料磨損。可是，當出現(xiàn)活塞的異常熱變形、環(huán)槽側隙變小時，也可能發(fā)生熔著磨損。
影響活塞環(huán)磨損的因素很多，其中活塞環(huán)的材料和形狀、汽缸套活塞的材料和結構、潤滑狀態(tài)、發(fā)動機的結構形式、運轉條件、燃油和潤滑油的品質(zhì)等是主要因素。當然，在同一汽缸中，潤滑狀態(tài)對活塞環(huán)磨損的影響則是很大的。理想的環(huán)面間潤滑為兩滑動面間有一層均勻的油膜，然而這種情況事實上并不存在，特別是第一道氣環(huán)，由于受高溫的影響，很難建立起較理想的潤滑狀態(tài)。
活塞環(huán)的減磨措施
由于影響活塞環(huán)磨損的因素很多，而且這些因素往往是交織在一起的。另外，發(fā)動機的類型及使用條件不同，活塞環(huán)的磨損也有很大差別，因而不能只靠改善活塞環(huán)本身的結構和材料來解決問題，主要可以從以下幾個方面來著手：活塞環(huán)和汽缸套的材料及良好的匹配；表面處理；結構狀態(tài)；潤滑油及添加劑選擇；由于裝配及運轉時受熱而導致的汽缸套及活塞的變形等。
近年來，由于發(fā)動機向高速和強化方向發(fā)展，活塞環(huán)的工作條件越來越苛刻，對其耐磨性也提出了更高的要求。
活塞環(huán)的磨損及影響因素
汽車發(fā)動機的活塞環(huán)和缸套之間的磨損具有如下幾個特點：
1．活塞環(huán)在上下止點之間作往復運動，速度從靜止狀態(tài)變化到最高達30m/s左右，如此反復的做大幅度變化。
2．做往復運動時，在工作循環(huán)的進氣、壓縮、做功和排氣行程中，汽缸壓力變化很大。3．因為受燃燒行程的影響，活塞環(huán)的運動經(jīng)常是在高溫下進行的，特別是第一道氣環(huán)，在高溫高壓及燃燒生成物所產(chǎn)生的化學作用下，油膜很難建立，使其實現(xiàn)全部潤滑比較困難，而常常處于臨界潤滑狀態(tài)。
根據(jù)磨損機理，活塞環(huán)磨損可分為正常磨損、熔著磨損（劃傷，擦傷）、磨料磨損及腐蝕磨損。但這些磨損現(xiàn)象不會單獨出現(xiàn)，而是同時存在并且相互影響。按照磨損部位，活塞環(huán)磨損又可分為滑動面磨損和上下端面磨損。一般來說，滑動面磨損比上下端面磨損大，滑動面主要是熔著磨損和磨料磨損；上下端面則以因活塞做往復運動而引起的撞擊磨損為主。
活塞環(huán)滑動面最大磨損常出現(xiàn)在汽缸上止點位置，因為該處受高溫氣體作用，破壞了油膜，造成易于熔著的條件，從而加速了活塞環(huán)的磨損。通常所謂的正常磨損實際上包含了輕微的熔著磨損和磨料磨損。各道環(huán)滑動面磨損量不一樣，第一道氣環(huán)磨損量較大，第二道環(huán)約為第一道的一半左右，油環(huán)的磨損量最小。例如，裝在斯太爾WD615發(fā)動機上的活塞環(huán)經(jīng)過500h可靠性試驗后，第一道氣環(huán)開口間隙磨損為0.4～0.6mm，第二道開口間隙磨損為0.25～0.4mm，油環(huán)開口間隙磨損為0.3～0.55mm。但有時油環(huán)磨損比中間幾道環(huán)還大，這是由于受到汽缸表面潤滑油分布和吸附雜質(zhì)的影響。
活塞環(huán)上下端面的磨損主要是因為機油燃油中的硬性殘渣以及從大氣中混進的塵埃顆粒在上下端面上形成的機械研磨，本質(zhì)上是磨料磨損。可是，當出現(xiàn)活塞的異常熱變形、環(huán)槽側隙變小時，也可能發(fā)生熔著磨損。
影響活塞環(huán)磨損的因素很多，其中活塞環(huán)的材料和形狀、汽缸套活塞的材料和結構、潤滑狀態(tài)、發(fā)動機的結構形式、運轉條件、燃油和潤滑油的品質(zhì)等是主要因素。當然，在同一汽缸中，潤滑狀態(tài)對活塞環(huán)磨損的影響則是很大的。理想的環(huán)面間潤滑為兩滑動面間有一層均勻的油膜，然而這種情況事實上并不存在，特別是第一道氣環(huán)，由于受高溫的影響，很難建立起較理想的潤滑狀態(tài)。
活塞環(huán)的減磨措施
由于影響活塞環(huán)磨損的因素很多，而且這些因素往往是交織在一起的。另外，發(fā)動機的類型及使用條件不同，活塞環(huán)的磨損也有很大差別，因而不能只靠改善活塞環(huán)本身的結構和材料來解決問題，主要可以從以下幾個方面來著手：活塞環(huán)和汽缸套的材料及良好的匹配；表面處理；結構狀態(tài)；潤滑油及添加劑選擇；由于裝配及運轉時受熱而導致的汽缸套及活塞的變形等。
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