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柴油机在运行过程中,活塞环折断是一种典型的故障现象,它多发生在活塞环的两端,通常是由于不规则的轴向和径向振动以及曲轴振动引起的。造成上述3种不规则振动的原因有，活塞与缸壁间的间隙过大，活塞环在环槽内上下的间隙（侧隙）过大;活塞热膨涨量过大;活塞环弹力失效，活塞环材质和加工质量有问题；活塞环及环槽形位偏差过大等。此外,当柴油机再爆燃工况下运行时,活塞环也可能在冲击负荷作用下产生断裂;在更换活塞时没有刮去缸肩(系指缸体上靠近螺栓部位的平面;此平面应该是平的,而使用中会翘曲，造成不平和凹凸,因此维修时应修平)也可能造成第一道环被撞断。在实际修理过程中还发现,柴油机三级保养时并未更换过活塞，但在新换活塞环后不久即出现活塞环尤其是第一道环被折断的现象，而这些活塞环在装配时完全合乎检验标准和选配要求，并进行了准确的安装。那么，究竟是什么原因导致活塞环被折断呢？
原因分析
对于活塞环和环槽来讲,工作中的主要损伤是磨损。对柴油机的鉴定证明,第一道环的磨损最为严重,其平均磨损量可达0.3～0.6 mm,磨掉的质量约为 2～3g,相当于其他各环磨掉质量的2～3 倍,相应地,第一道活塞环槽的磨损也是最大的。
新机时活塞环与环槽的配合,此时由于活塞环和活塞都是新的,且经过了检验和选配 ,侧隙大小合乎要求,扭曲力不大,有被折断的危险，同时环槽处也没有因磨损而形成的凹槽。随着使用时间的增长,由于活塞环槽逐渐被磨损,同时活塞环也因磨损而形成光滑的圆角,经过一定时间的磨合后两者的配合良好，进行检修后,若换上新的活塞环,由于新活塞环没有经过磨损,当然也没有因磨损而形成的光滑的圆角,它与活塞的配合不是很协调,严重时会由于活塞环槽的磨损。使得侧隙明显增大,而由力学分析可知,侧隙的增大会导致新活塞环着力点位置的受力增大,即扭曲力增大;由于活塞环通常是由铸铁制成的,这样一来,就很可能出现活塞环受到的扭曲力超过了其强度极限而最终被折断的现象。经过长时期的修理实践和事故分析发现,当活塞环与环槽的侧隙大于50μm时,就会出现由于活塞环受力超限而导致被折断的现象。
解决措施
对于已经运行较长时间、活塞环槽磨损较大的柴油机,在新换活塞环时,应首先测量新环与环槽的侧隙,如果发现该值大子或等于50μm,表明很有可能产生受力不当而使新环被折断的现象。解决问题的有效办法是,将活塞环和活塞同时更换。
实例
一台NT855型柴油机,经过三级保养后出现了活塞环折断现象,拆检时发现:I 、Ⅳ缸活塞的气环全部折断,Ⅱ、Ⅲ缸活塞的气环完好。对其进行活塞环侧隙检测,结果发现:Ⅰ,Ⅳ缸气环的侧隙分别为50μm 和70μm,Ⅱ、Ⅲ缸气环的侧隙分别35μm,和40μm,说明Ⅰ、Ⅳ缸活塞环的侧隙符合上述活塞环被折断的前提条件;将该柴油机这两缸的活塞环和活塞同时更换后,问题得到彻底解决。
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