汽车发动机机械系统检修 学习任务六 活塞与活塞环的间隙检查 活塞与活塞环磨损后 造成汽缸壁间隙的增大 从而发动机工作时活塞与汽缸壁之间会出现异响 所以发动机异响时应进行对其检查 设置本任务的目的是学习活塞与活塞环的功用 结构以及活塞环间隙的检查方法 任务介绍 知识点 活塞与活塞环的功用 结构及特点 技能点 活塞环间隙的测量方法 任务分析 组成 活塞 活塞环 活塞销 连杆 连杆轴瓦等作用 将燃烧过程中获得的动力传递给曲轴 一 活塞连杆组的构造 相关知识 一 活塞的构造 1 功用 1 与气缸盖 气缸壁等共同组成燃烧室 2 承受气体压力 并将此力传给连杆 以推动曲轴旋转 2 工作条件 活塞在高温 高压 高速 润滑不良的条件下工作 柴油机 高级铸铁或耐热钢 成本低 耐热性好 且膨胀系数小 3 要求 1 要有足够的刚度和强度 传力可靠 2 热膨胀系数要小 减小受热时的变形 3 导热性好 耐高压 耐高温 耐磨损 4 质量小 重量轻 尽可能减小往复惯性力 4 材料 汽油机 高强度铝合金 质量小 导热性好 但热膨胀系数大 高温下 强度和硬度下降很快 根据所起作用的不同 可将活塞分为三部分 活塞顶部 活塞头部 环槽部 和活塞裙部 5 活塞的组成 1 活塞顶部 指活塞的顶面 是燃烧室的组成部分 用来承受气体压力 汽油机活塞的顶部形状有 1 平顶 机构简单 制造容易 受热面积小 顶部应力分布均匀 广泛采用 2 凸顶 顶部强度高 起气流导向作用 有利于改善换气过程和提高压缩比 常用于二冲程汽油机 3 凹顶 在气门升程大的发动机中 为使活塞与不与气门发生干涉 常将活塞顶部作一个凹陷的部分 2 活塞环槽部 头部 指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分 又称防漏部 两环槽之间称为环岸 上面2 3道气环 下面1 2道油环 油环的底部有若干贯通泄油孔 油环从缸壁上刮下的多余润滑油 经此流回油底壳 头部 结构 全群式 半拖板式 拖板式裙部 3 活塞裙部 定义 指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分 包括装活塞销的销座孔 功用 在活塞运动的时候起导向作用 并承受侧压力 全群式 半拖板式 拖板式 活塞的常见损伤 主要是活塞环槽的磨损 活塞裙部的磨损和活塞销座孔的磨损等 活塞环槽的磨损较大 以第一道环槽的磨损最为严重 各环槽由上而下逐渐减轻 活塞裙部虽与气缸壁直接接触 但接触面积较大 润滑条件较好 磨损较轻 活塞销座孔的磨损是活塞在工作时受气体压力和往复惯性力的作用 使活塞销座孔产生上下方向的椭圆形磨损 4 活塞变形及应采取措施 a 活塞的热膨胀量大于气缸的热膨胀量 使间隙变小 b 活塞头部膨胀量大于裙部膨胀量 上大下小 活塞变形的原因及规律 活塞与气缸间间隙过小 出现拉缸 卡死故障 过大 将出现敲缸 窜气 窜机油等故障 c 群部圆周方向近似椭圆形变化 长轴沿着销座孔轴线方向 2 活塞变形的预防措施 活塞头部的直径呈上小下大的梯形或截锥体 裙部呈椭圆型 长轴垂直于销座孔轴线 活塞的加强筋 在销座和活塞头部之间设置加强筋用来加强销座 并提高活塞头部的刚度 裙部开隔热膨胀槽 T 形或 形槽 其中横槽叫隔热槽 竖槽叫膨胀槽 采用双金属活塞 即在活塞裙部或销座内嵌入钢片 以减少裙部的膨胀量 恒范钢片活塞 镶筒形钢片活塞 其它结构 温控结构 a 喷油冷却 专设喷油嘴 连杆中心油道 b 隔热膜 活塞顶部涂一层石墨隔热膜 既保证较高温度的燃烧室壁面 又降低活塞温度 群部表面的保护 防止拉毛 镀锡 熔点低 涂石墨 脆性材料 表面粗糙化 沟谷能存润滑油 偏置销座 a 活塞销对中布置 压缩行程 作功行程 b 活塞销偏移布置 活塞销孔中心偏离活塞中心线平面 向做功形成侧压力的一方偏移1 2mm 目的 减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声 敲缸 压缩行程 作功行程 环槽护圈 第一 二道环槽或所有环槽镶入耐磨材料 并制成环槽护圈 二 活塞环 活塞环是具有弹性的开口环 有气环和油环之分 1 活塞环的功用与分类 2 油环1 2道 刮油布油 辅助密封作用 1 气环2 3道 密封 传热 辅助刮油布油作用 2 工作条件 高温 高压 高速 润滑困难 发动机中磨损最快的零件之一 平均寿命50000KM 70000KM 第一道环工作条件最差 磨损最快 3 材料与热处理 要求 良好的耐热性 导热性 耐磨性 磨合性 韧性和足够的强度及弹性等 材料 耐热不锈钢 优质碳素钢 球墨铸铁 合金铸铁 热处理 第一道活塞环镀铬或喷钼 其他的镀锡 磷化或硫化处理 1 端隙 1 又称开口间隙 是活塞环装入气缸后开口处的间隙 一般为0 25mm 0 50mm 4 间隙 发动机工作时 为保证气缸的密封性 防止环卡死在缸内或胀死于环槽中 安装时 活塞环应留有端隙 侧隙和背隙 3 背隙 3 是活塞环装入气缸后 活塞环背面与环槽底部的间隙 0 5mm 1mm 2 侧隙 2 又称边隙 是环高方向上与环槽之间的间隙 第一道气环0 04mm 0 10mm 其它气环0 03mm 0 07mm 油环一般侧隙较小 0 025mm 0 07mm 气环在自由状态下 外径 缸径 装缸后在其弹力P0作用下与缸壁压紧 形成第一密封面 P0 5 气环 气环的密封原理 气环的三条漏气通道 开口端隙间 环面与气缸壁间 环与环槽的侧面间 第一密封面的建立 环与缸壁 第二密封面的建立 环与环槽侧面 活塞环在运动时产生惯性力Pj 与缸壁间产生摩擦力F 以及侧隙有气体压力P1 在这三个力的共同作用下 使环靠在环槽的上侧或下侧 进气 上侧面 排气 压缩 做功 下侧面 形成第二密封面 窜入背隙和侧隙的气体 使环对缸壁和环槽进一步压紧 加强了第一 二密封面的密封 气环的第二次密封 加强第一密封面第二密封面的压力 气环的泵油作用 上行 压缩 环靠在环槽下方 挤油 下行 进气 环靠在环槽上方 刮油 1 增加了润滑油的消耗 2 火花塞沾油不跳火 3 燃烧室积炭增多 燃烧性能变坏 4 环槽内形成积炭 挤压活塞环而失去密封性 5 加剧了气缸的磨损 气环的泵油原因 1 存在侧隙和背隙 2 环运动时在环槽中靠上靠下 气环的泵油危害 1 采用扭曲环 2 采用组合式油环 3 油环下设减压腔 措施 3 气环断面形状 6 油环 作用 布油和刮油 组合式油环特点 1 密封好 第一密封面 靠径向力 因衬簧直径大于缸径而产生径向力 第二密封面 靠轴向力 因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力 2 无侧隙 不窜油 3 刮油能力强 因钢片薄 对缸壁比压大 4 上下片可分别动作 适应性好 5 回油能力强 结构 活塞销内孔有圆柱形 截锥形和组合形 三 活塞销 作用 连接活塞和连杆小头 并传递活塞的力给连杆 工作条件 周期性冲击载荷 润滑条件差 材料 低碳钢或低碳合金钢 表面渗碳淬火处理 精磨和抛光 圆柱形 截锥形 组合形 连接方式 1 全浮式 活塞销 连杆小头和活塞销座都有相对运动 特点 1 磨损均匀 寿命长 应用广泛 2 卡环轴向定位 3 冷态过盈配合 2 半浮式 销与销座孔和连杆小头两处 一处固定 一处浮动 一般固定连杆小头 特点 销座内无卡环 连杆小头无衬套 1 活塞环的弹力检验 1 重锤 2 支撑销 3 滚轮 4 秤杆 5 活动量块 6 底座 7 底板 四 任务实施 1 将活塞环弹性正直的放在检验器凹槽里 环的开口向外 2 将杠杆压在活塞环上 移动杠杠上的重锤 按规定所需的力 将活塞环的开口端隙压至所规定的尺寸 3 记录荷重负荷技术的数据 4 评价弹性状况 检验步骤 2 活塞环的漏光度检验 方法 将活塞环水平放入汽缸内 用一盖板盖住环的内环 在汽缸下部放置灯光 用察看透光的方法检查活塞环与汽缸壁间的密封情况 活塞环漏光度的检验技术要求 1 活塞环上漏光弧长所对应的圆心角 每处不得大于25 同一根环上不得多于两处 总和不得大于45 2 在靠近活塞环开口处两侧各30 范围内 不允许有漏光 3 活塞环 三隙 的检验 活塞环的三隙是指端隙 侧隙和背隙 一般说来 活塞环的三隙是上环大于下环 柴油机环大于汽油机环 气缸直径大的环大于直径小的环 发动机压缩比大的环大于压缩比小的环 1 端隙 2 侧隙 3 背隙 端隙检验 将活塞环置入气缸内 并用倒置的活塞顶部将环推平 对未加工的气缸应推至下止点 即磨损最小处 然后用厚薄规测量 若端隙大于规定值 则应重新选配活塞环 若端隙小于规定值时 应用细平锉刀对环的端口进行锉修 锉修时 只能锉削一端环口且应平整 锉修后 应去除毛刺 以免在工作时刮伤气缸壁 0 25 0 50mm 侧隙检验 将环放在槽内 围绕环槽滚动一周 应能自由滚动 既不能松动 又不能有阻滞现象 用厚薄规检测 危害 侧隙过大 泵油作用加剧 使环岸疲劳破碎 加速环的断裂和润滑油消耗增加 侧隙过小 使活塞环卡死在环槽内 环的弹力减弱 冲击应力加剧 不但使汽缸密封性降低 也容易使环折断 背隙检验 为测量方便通常是将活塞环装入活塞内 以环槽深度与活塞环径向厚度的差值来衡量 也可将环落入环槽底 用深度游标卡尺测出环外圆柱面沉入环岸的数值 该数值一般为0 0 35mm 在实际操作中 通常是以经验法来判断活塞环的侧隙和背隙 将环置入环槽内 环应低于环岸 且能在槽中滑动自如 无明显松旷感觉即可 背隙的作用是为建立背压 贮存积炭和防止活塞工作时膨胀过大挤断活塞环而设置的 4 活塞环的安装方法 1 有镀铬的活塞环一般装在第一道 2 活塞环有字的侧面朝上 3 各道环的开口应和活塞销口中心线相隔45 4 各道环的开口避免朝向侧压力大的一面 5 各道环开口相互错开 三道环 120 检测 用千分尺测量距下边缘10 15mm与活塞销垂直方向裙部的直径 将此位置测得的数据与气缸的磨损最大部位相减 并用所得的值与配缸间隙相比 大于的话 更换活塞 5 活塞裙部直径检查 原因 活塞裙部磨损一般在侧压力区较大 危害 裙部与活塞间隙过大 敲缸 窜机油