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柴油機活塞組零件磨損檢查及維修方法
發(fā)布時間:2023-12-29 03:50:01  ▏閱讀:

 

故障檢修與技術(shù)維護

活塞環(huán)和銷孔的磨損檢查、鉸削及維修方法

 

摘要:活塞組件是保持燃燒室良好密封的關(guān)鍵零件,它們在高溫高壓氣體作用下沿氣缸壁作高速往復(fù)運動,以帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。因此,在柴油機各運動機件中,活塞和活塞環(huán)是最容易磨損的零件之一,活塞銷是受力最大的零件之一。因此,不管是什么級別的修理,只要分解到活塞組件,均需進行一般性檢查,以判斷活塞組件技術(shù)狀態(tài)是否完好,要不要更換。測量部位包括測深孔內(nèi)徑、小孔內(nèi)徑、窄槽寬度、外徑、槽寬、兩孔距、深度、厚度、圓度、錐度、同軸度、直線度、平面度、平行度、垂直度、通氣度和密封性等。

 

一、活塞組件的一般性檢查

 

      活塞和活塞環(huán)是保持燃燒室良好密封的關(guān)鍵零件,它們在高溫高壓氣體作用下沿氣缸壁作高速往復(fù)運動,以帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。因此,在柴油機各運動機件中,活塞和活塞環(huán)是最容易磨損的零件之一。因此,不管是常規(guī)檢查、保養(yǎng),還是中修或大修,只要分解到活塞組件,均需進行一般性檢查,它主要有以下幾個方面。

1、活塞組件的分解

      按照分解順序拆下氣缸體后,可從柴油機上取下活塞連桿組,如圖1所示。首先用尖嘴鉗施力夾住活塞銷擋圈槽內(nèi)的擋圈,將其取出。然后用螺絲刀或尖嘴鉗從另一個方向推出活塞銷,小心取出活塞,此時要細心,不要損壞活塞的工作表面。通常情況下,活塞銷能被輕輕推出。如果活塞銷由于銷孔變形等原因難以取出時,不要用錘子施力沖擊,更不能向連桿施加橫向力,避免造成連桿彎曲變形。正確的方法是:先用干凈的布頭墊在活塞下面,防止活塞銷擋圈等零件掉入曲軸箱內(nèi),然后用活塞銷專用拆卸工具頂出活塞銷。倘若沒有活塞銷專用拆卸工具,可在被頂出的一側(cè)持一適當工具預(yù)先頂在活塞銷座處,再用小圓桿頂住活塞銷,用手錘輕輕敲擊活塞銷,直至其脫離活塞銷孔。

2、拆卸活塞環(huán)

      輕輕張開活塞環(huán)開口,直至活塞環(huán)內(nèi)圈大于活塞外徑,從開口的相反方向取出第一和第二道活塞環(huán)。因為活塞環(huán)材料較脆容易折斷,所以操作時要謹慎,最后取出油環(huán)組件?;钊h(huán)組件是重要的運動摩擦副零件,應(yīng)注意配對存放。

3、清除活塞表面積碳

      活塞組件分解后,根據(jù)不同情況分別予以清洗或清潔處理?;钊敳坑蟹e碳,需要用不尖銳的竹器刮片或非金屬刮片小心去除,有條件時,可用專用清洗劑清洗?;钊h(huán)槽內(nèi)的積碳,可使用同機型的廢舊活塞環(huán)清除,但注意不要劃傷活塞表面。

4、檢查活塞表面的磨損情況

      檢查活塞外表面是否有擦傷和劃痕。如果活塞裙部呈白色,說明該活塞磨損較輕微,可以繼續(xù)使用。倘若活塞表面有淺皮或輕微劃傷,而裙部有1/3處呈黑色,其表面有絲縷狀的磨痕,可用400”砂紙研磨修復(fù),再測量其它相關(guān)尺寸,沒有超過使用極限尺寸后,可以繼續(xù)使用。如果活塞裙部有1/2以上呈黑色,則表明活塞磨損嚴重,應(yīng)修理或更換。

      檢查活塞環(huán)槽是否有偏磨,如果磨損嚴重,則予以更換。同時還應(yīng)注意檢查油環(huán)槽內(nèi)的回油孔是否通暢。因為,如油環(huán)刮下來的潤滑油不能通過環(huán)槽內(nèi)的回油孔下泄,就會造成潤滑油上竄導(dǎo)致燒機油故障。否則,用高壓空氣清掃。

5、檢測活塞直徑

      將活塞平放在工作臺面上,持千分尺在與活塞銷呈90°方向的活塞裙部下端的指定位置測定活塞外徑,如圖2所示。對于活塞裙部的指定位置,應(yīng)參照各機型柴油發(fā)電機使用維修手冊的規(guī)定。測量完活塞直徑后,再計算氣缸直徑尺寸,小于使用極限值必須予以更換。與活塞的配合間隙若大于使用極限值,應(yīng)更換或修理。

6、檢測活塞環(huán)閉口間隙

      用活塞頭部將活塞環(huán)推入氣缸中,并保持活塞環(huán)的水平狀態(tài)(應(yīng)裝在磨損量最小的氣缸下部)。持塞尺片測量活塞環(huán)的閉口間隙,如果大于使用極限值,應(yīng)予以更換。

7、檢查活塞銷孔

     持內(nèi)徑百分表測量活塞銷孔的內(nèi)徑。測量時,應(yīng)在x、y方向上測量,將測量的最大值作為活塞銷孔的內(nèi)徑,若大于使用極限值,應(yīng)予以更換。

8、檢測活塞銷外徑

      在活塞銷和連桿小頭摩擦的3個不同位置,如圖3所示;測量活塞銷的外徑,如圖4所示。如果小于使用極限值,應(yīng)更換活塞銷。測量時,活塞銷孔的內(nèi)徑尺寸減去活塞銷的外徑尺寸即可得出其配合間隙的大小,若超過使用極限值,應(yīng)更換。此外,在測量四沖程柴油機活塞銷外徑時,應(yīng)結(jié)合測量連桿小頭孔的尺寸,將連桿小頭孔的內(nèi)徑減去活塞銷的外徑,即可得出配合間隙。如果超過使用極限值,應(yīng)更換。

9、檢查活塞銷擋圈

      一般情況下,擋圈使用一次后,再次裝配時應(yīng)更換。如果手中沒有需要更換的配件,可以通過觀察擋圈在自由狀態(tài)下的直徑及是否變形等情況,倘若自由狀態(tài)下的直徑大于活塞銷孔直徑3mm以上,且擋圈四周沒有明顯的變形和擠壓傷痕等缺陷,可以繼續(xù)使用,否則應(yīng)更換。

 

活塞組件拆卸示意圖.png

圖1  活塞組件拆卸示意圖

活塞外徑測定方法(千分尺).png

圖2  活塞外徑測定方法(千分尺)

活塞銷外徑測量示意圖.png

圖3  活塞銷外徑測量示意圖

活塞銷外徑和長度測量位置點.png

圖4  活塞銷外徑和長度測量位置點

 

二、活塞的常規(guī)修理

 

      對于在以上檢查過程中不符合技術(shù)要求的零件,有的已經(jīng)損壞,需要更換。而有的沒有完全損壞,但也沒有達到使用極限值,可以根據(jù)情況適當修復(fù)。

1、活塞的修磨

      有部分活塞由于柴油機吸入了少量的灰塵和細微雜質(zhì),使其裙部和氣缸內(nèi)壁產(chǎn)生了輕微的拉毛和擦痕,測量活塞裙部尺寸沒有超過使用極限值,可用600~800*的砂紙摩擦修整。

2、活塞銷孔的鉸削

      活塞銷分為全浮式和半浮式兩種結(jié)構(gòu),其位置如圖5所示。如果活塞銷孔經(jīng)過測量已經(jīng)磨損過量,新的活塞銷放進去松曠,說明該活塞已經(jīng)不能繼續(xù)使用,測量方法如圖6所示。由于部分制造廠生產(chǎn)的活塞配件,銷孔留有一定的加工余量。當更換新活塞時,應(yīng)先用活塞銷試配一下,在確認活塞銷孔需鉸削后,可按以下工藝流程進行鉸削:

(1)根據(jù)活塞銷孔的實際尺寸,選擇合適規(guī)格的活絡(luò)鉸刀,以保證兩孔的同軸度。將活絡(luò)鉸刀夾在臺鉗上,調(diào)整鉸刀,使刀片上端露出活塞銷孔,最好用0~25 mm的外徑千分尺測量鉸刀的最大刃口,以便于控制其鉸削量。

(2)鉸削時,兩只手扶穩(wěn)活塞均勻輕壓施力,按順時針方向旋轉(zhuǎn)。當活塞銷下方與刀片下端接近平齊時,兩手仍按順時針方向朝著上方同時提起,使活塞從鉸刀脫出,避免鉸偏或起棱。調(diào)換活塞方向,重鉸一次。一般每次的鉸削量以0.02~0.04 mm(鋁合金活塞)為宜。然后,將活絡(luò)鉸刀上的調(diào)整螺母旋轉(zhuǎn)60°~90°,為防止鉸削量過大,應(yīng)用活塞銷試配,當接近配合要求時,鉸削量要減小。只要用手指能將活塞銷推到銷孔的1/3處時,則停止鉸削。

(3)對銷和孔是過渡配合的活塞,在鉸削完后,還應(yīng)熱裝試驗。先測量活塞的裙部尺寸,然后將活塞放入機油中加熱到100~120℃,并保溫15 min左右,取出活塞迅速將活塞銷裝入銷孔中,待零件完全冷卻后,再次測量活塞裙部尺寸的變化情況,其活塞裙部的圓度不得大于0.03mm。若超過,均屬配合過緊,可再略加鉸削。銷和孔為過渡配合的,裝配時,應(yīng)將活塞加溫至80℃左右,再裝入活塞銷。

3、檢修活塞銷

      如果活塞銷外表沒有任何傷痕和磨損痕跡,只要測量其外徑不超過使用極限值,均可繼續(xù)使用,常用機型的活塞銷尺寸見表2。對部分外表有輕微拉傷或燒傷痕跡的活塞銷,可以用800*細砂紙輕輕打磨,且邊旋轉(zhuǎn)邊打磨,直至燒傷痕跡消失。如果經(jīng)過修磨不能消除傷痕,只有更換新的活塞銷。

 

柴油機活塞銷和銷孔位置圖.png

圖5  柴油機活塞銷和銷孔位置圖

活塞銷孔徑和外徑、間隙測量.png

圖6  活塞銷孔徑和外徑、間隙測量

 

三、活塞環(huán)檢修

 

1、銼修活塞環(huán)端口

      活塞環(huán)是運動摩擦副零件,如果已經(jīng)超過使用極限值,必須更換。通?;钊h(huán)除了有標準尺寸外,有的生產(chǎn)廠家提供了加大級的修理尺寸,每一級加大0.25 mm,其尺寸標準一般都在包裝盒內(nèi)。經(jīng)過鏜缸修理的氣缸,應(yīng)選用同一級別的活塞環(huán)與之相配合。若是更換新環(huán),要檢查端口間隙。如果閉口間隙太小,柴油機工作時受熱膨脹,其開口部分可能會頂?shù)揭黄?,極易導(dǎo)致漲缸故障。因此,當檢查到閉口間隙不符合該機型使用說明書標準值時,要銼修端口,其操作方法,如圖7所示,在銼修過程中必須經(jīng)常檢查,防止端口間隙過大。常用機型活塞環(huán)開口間隙可參考使用說明書。通常情況下,活塞環(huán)的最小開口間隙取值為0.0038×D(D為氣缸直徑),使用極限值為(0.0038×D)×2.5。經(jīng)過銼修的開口應(yīng)平整,開口合攏不能有偏斜的現(xiàn)象,更不允許有外喇叭口。銼修后,應(yīng)去掉端口間的毛刺,并作0.2~0.3 mm的圓弧倒角。

2、檢測環(huán)槽側(cè)隙

      銼修好的活塞環(huán)經(jīng)清洗干凈后,還必須檢查活塞環(huán)的側(cè)隙磨損量是否符合標準,如圖8所示。先將活塞環(huán)放在環(huán)槽內(nèi)作四周轉(zhuǎn)動,在不發(fā)卡、不呆滯的情況下,用塞尺規(guī)測量其間隙。

      修理發(fā)電機組時,如果說明書沒有詳細說明,一般可用經(jīng)驗值作為參考?;钊h(huán)和活塞環(huán)槽的經(jīng)驗值為:缸徑≤60mm,水冷機取≤0.03 mm,風冷機取≤0.04mm,使用極限值為0.10mm;缸徑≥60mm,水冷機取≤0.04 mm,風冷機取≤0.05 mm,使用極限值為0.12 mm。如果活塞環(huán)與活塞環(huán)槽之間最寬處和最狹處相差大于0.05mm時,說明環(huán)槽已嚴重變形,應(yīng)更換活塞。

      如活塞環(huán)在清潔的環(huán)槽內(nèi)轉(zhuǎn)動時有發(fā)卡現(xiàn)象,或測量其側(cè)隙小于0.02 mm時,應(yīng)修磨。修磨時,可將活塞環(huán)放在鋪有400*~600*細砂紙的平板上,用手均勻施壓,往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動相結(jié)合,運動軌跡呈“8”字形,且邊磨邊轉(zhuǎn)動活塞環(huán)的方向,同時過一會兒要測量一下環(huán)的高度,避免磨得過多,直至符合標準值為止。

 

柴油機活塞環(huán)端口銼修.png

圖7  柴油機活塞環(huán)端口銼修

柴油機活塞環(huán)槽磨損示意圖.png

圖8  柴油機活塞環(huán)槽磨損示意圖

 

四、活塞組件的針對性檢查

 

      針對性檢查,是指柴油機出現(xiàn)故障或懷疑存在某種故障時,對其總成或分解后進行的針對性檢查。

1、活塞壓縮高度的檢測

      由于各型柴油機的壓縮比和承載的熱負荷不同,即使是直徑相同的活塞,在相關(guān)尺寸上也是有差別的。其中,活塞的壓縮高度是活塞零件中的一個重要尺寸,它會影響柴油機的壓縮比和點火提前角。因此,更換活塞時一定要測量活塞的壓縮高度。

2、檢查活塞頭部跳動

      活塞頭部一般比活塞裙部小約0.3~0.4 mm,主要是考慮到活塞頂部燃燒膨脹溫度較高的緣故。如果活塞頭部相對于裙部跳動過大,會引起活塞在換向時與氣缸壁相碰,從而引發(fā)異響。為此,應(yīng)利用活塞下部的定位止口測量。

      在活塞的結(jié)構(gòu)中,活塞裙部的下口有一個車出的止口,這是活塞加工的基準??绍囍埔粋€平行塊規(guī)連同活塞件靠在一垂直塊的側(cè)面,將磁性百分表擱在活塞頭部(即第一道活塞環(huán)槽以上的外圓面)的最高點上不動,此時用手轉(zhuǎn)動平行塊規(guī)(連同活塞)1周以上,并注意觀察百分表指針的讀數(shù)值。若活塞頭部的跳動值超過0.05 mm,則說明該活塞明顯存在加工缺陷,應(yīng)予以更換。

3、檢測活塞壁厚

      活塞裙部是緊靠氣缸壁上下運動的,因此,要求活塞裙部的兩側(cè)面的壁厚均勻(相差不超過0.20 mm)。這樣,柴油機工作后,活塞裙部緊靠氣缸壁兩側(cè)的熱膨脹才會保持一致。測量時,可以使用游標卡尺測量。

4、檢測活塞頂部厚度

      活塞的頂部厚度是承受燃燒爆炸壓力的部位,其頂部厚度尺寸非常重要,如果厚度尺寸過小,活塞頂部極易在高溫、高壓環(huán)境下受熱膨脹變形。測量時,可以利用活塞銷孔為中心測量,有條件時,車制一個中間帶孔(便于游標卡尺的測量爪伸入)的平行塊規(guī)測量。用活塞的總高度減去活塞底部至活塞頂內(nèi)腔的尺寸,就可得到活塞頂?shù)暮穸?。如果活塞頂厚度小?.5 mm,最好不要裝配使用。其步驟是使用活塞環(huán)槽磨損量規(guī)(零件號 3824846)和152 至177mm的千分尺檢查頂部環(huán)槽(壓縮環(huán))。當活塞溫度在 21°C時,分別在相隔 90 度的兩個位置測量頂部和第二環(huán)槽(跨棒距法),如圖9所示。

5、檢測活塞環(huán)槽寬度和底徑(即深度)

      在柴油機工作過程中,活塞環(huán)與活塞環(huán)槽上下兩側(cè)面相接觸,如果環(huán)槽過寬或過窄,都會對活塞環(huán)的自由運動和密封性能產(chǎn)生一定的影響。而活塞環(huán)在作徑向運動時,其活塞環(huán)槽的底徑與活塞環(huán)的內(nèi)徑又必須留有一定的間隙(即活塞環(huán)的背隙)。因此,應(yīng)對活塞環(huán)槽的寬度和底徑分別測量。

(1)檢測活塞環(huán)槽寬度

      可用一新活塞環(huán)插入所要檢測的活塞環(huán)槽內(nèi)。然后持塞尺片插入活塞環(huán)與環(huán)槽之間,檢測其間隙,如圖10所示。如果測量的側(cè)隙過大,說明活塞環(huán)槽寬度磨損嚴重,已超過使用極限值,應(yīng)更換活塞。

(2)檢測活塞環(huán)槽底徑(即深度)

       由于活塞環(huán)槽寬度只有1 mm,一般測量卡尺伸不進去,可將活塞環(huán)外圓嵌入活塞環(huán)槽底部,活塞環(huán)沉入環(huán)槽內(nèi)的數(shù)值即為其背隙,氣環(huán)背隙值為DK+0.5,油環(huán)背隙值為DK+1.5。其中,D為氣缸直徑;K為常數(shù),鋁合金活塞取0.006、鑄鐵活塞取0.004??紤]到實際測量比較困難,建議找一段長度約為150 mm的電線,剝?nèi)ネ馄?,取電線中間的線徑為活塞環(huán)背隙值相近的銅芯線(約0.40~50mm),一頭彎成與活塞環(huán)槽底徑相同的圓弧狀,先墊在環(huán)槽內(nèi)。然后,將活塞環(huán)外圓抵到預(yù)先墊在環(huán)槽內(nèi)的銅芯線上,如果環(huán)的內(nèi)側(cè)面正好與活塞外圓面相平,測量墊在環(huán)槽內(nèi)的銅芯線尺寸即可。倘若環(huán)的內(nèi)側(cè)面高于活塞外圓面,可取出環(huán)槽內(nèi)的銅芯線,用小錘輕輕均勻拍打,使銅芯線直徑變細,測量其直徑后,放入環(huán)槽內(nèi),再按以上方法檢驗,直至環(huán)的內(nèi)側(cè)面與活塞外圓面正好齊平。如果檢查結(jié)果正常,還需將活塞環(huán)沿著活塞環(huán)槽的四周滾動一圈,如發(fā)現(xiàn)其背隙值有大有小,即可判定為活塞環(huán)槽底徑與裙部外徑不同心。若活塞環(huán)與環(huán)槽的背隙值差超過0.30mm,應(yīng)更換活塞。

 

柴油機活塞環(huán)槽測量.png

圖9  柴油機活塞環(huán)槽測量

活塞環(huán)油環(huán)槽高度測量.png

圖10  活塞環(huán)油環(huán)槽寬度測量

 

總結(jié):

      在柴油機各運動機件中,活塞和活塞環(huán)(氣環(huán)、油環(huán))是最容易磨損的零件之一,活塞銷是受力最大的零件之一。因此在柴油機活塞組件更換時一定要進行相關(guān)的檢測,根據(jù)判定標準進行判斷是否需要更換相關(guān)組件。另外,售后維修出現(xiàn)的故障現(xiàn)象往往十分復(fù)雜,應(yīng)由簡單到復(fù)雜的邏輯進行排查和維修,從而節(jié)約維修時間,提高維修效率。


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