柴油機活塞使用維修中常見問題解析

丁新紅

摘 要：為了提高對柴油機的認識，介紹了活塞的結構特點與功用，說明了活塞常見損傷部位和活塞技術狀態的判斷，以減少盲目更換活塞，避免造成不必要的浪費。

關鍵詞：柴油機;活塞;使用維修

中圖分類號：S218.5 ? ? ? ?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.08.047

柴油機活塞的功用是承受燃氣燃燒所釋放的爆發壓力，并將此壓力通過活塞銷、連桿、曲軸和飛輪對外做功。同時還具有封閉汽缸，形成燃燒室，吸入、壓縮和排出氣體，傳出部分熱量，以及將活塞的側向力傳給汽缸壁等功能?；钊敳颗c高溫高壓氣體直接接觸，活塞在汽缸中做高速往復運動，潤滑條件差，是柴油機最容易損壞的零件之一。我們需要對活塞有一個初步的認知，知道它的結構特點與功用，了解活塞常見損傷的特點，以及如何正確判斷活塞是否可以繼續使用，并要對活塞損壞的原因進行分析，以免相同的故障再次發生。

1 活塞各部位名稱與功用

活塞包括頂部、防漏部、銷座部和裙部四大部分。

（1）頂部。活塞第一環槽以上部分稱活塞頂部。頂部的形狀與燃燒室有直接關系，隨燃燒室不同形狀各異，有平頂、凸頂和凹頂多種。柴油機活塞頂部多為凹的，有ω形、鏟形和螺管凹坑形等。此外，有的活塞頂部還制有為防止活塞頂與氣門頭相碰的兩個圓形淺凹坑。為便于選配和安裝，在活塞頂還制有尺寸、重量分組和安裝箭頭等標志，同組活塞重量差不大于10 g。

（2）防漏部。防漏部制有環槽用以安裝氣環和油環，氣環多為2～3道，油環多為1道。氣環裝在上部，下部裝油環。氣環數減少、環高減少可降低活塞高度和減小活塞質量，有利于內燃機轉速的提高，以增加其動力性和經濟性。活塞頂到第一環槽之間的環岸，叫火力岸。在此岸上制有絕熱環槽，用以減小此部與缸壁間隙，增加節流以達到減輕第一道環的熱負荷和機械負荷、縮短火岸的高度的效果;絕熱環槽的作用是改變熱傳導路線以減輕第一道環的熱負荷，在高強化柴油機的活塞第一環槽中鑄有高鎳鑄鐵環架，以提高活塞使用壽命。

（3）銷座部。用以裝配活塞銷，將活塞受力傳給連桿。為降低活塞銷與座孔的壓力，減輕磨損，這部分支承面要盡量大些，也就是孔徑與支承長度要大些，銷座與頂部用加強筋相連。

（4）裙部，也叫導向部。在活塞往復運動中起導向作用，并承受側壓力。目前，一些汽油機為防止活塞換向時產生拍擊和磨損，使活塞銷孔中心線與活塞軸線不相交，向側壓方向偏移1～2 mm。因此，這種活塞安裝時，要注意安裝方向標志。

活塞在工作中由于裙部受側壓力、銷座承受活塞軸向力、銷座金屬零件易受熱后變形等都易使活塞裙部變橢圓形，沿銷軸方向直徑增大，側壓力方向直徑變小。如不采取措施，活塞在工作時將拉傷缸壁，甚至卡缸。汽油機活塞在其裙部開有梯形或門形切口，其橫向切口作用為切斷熱流、減少裙部受熱膨脹;縱向切口在裙部變形時留有膨脹余地。另外，有很多活塞將銷座孔周圍制成凹陷形，作為膨脹余地，也有將活塞制成橢圓的，其長軸為側壓方向，短軸為銷軸方向，這種活塞也叫橢圓活塞。有的活塞鑄入恒范鋼片使裙部與銷座相連，恒范鋼片熱膨脹系數很小，可使活塞與汽缸配合間隙減小。為防止活塞裙部與曲軸平衡塊相碰，沿活塞銷方向將銷座以下裙部切除。這樣，還可降低摩擦阻力和減輕重量。這種活塞也稱鞍形活塞或拖鞋形活塞。活塞由于沿高度方向受熱不同，膨脹量亦不同，因此，常將活塞制成上、下直徑不一的錐形。

活塞裙部直徑與汽缸內徑之差稱為汽缸間隙。4125A4型柴油機為0.19～0.23 mm，LR-6105T8型柴油機為0.11～0.175 mm。

2 活塞常見損傷部位

活塞是柴油機的主要運動機件之一，是燃燒室的重要組成部分。活塞工作時承受著很大的機械應力和熱應力，同時還承受著摩擦力。因此，在使用中活塞容易損壞?；钊膿p傷包括：活塞環槽的磨損、活塞裙部的磨損、活塞銷座孔的磨損和活塞頂部的損傷。活塞使用過程中磨損最大的地方是活塞環槽，其中第一環槽的下平面往往磨損最嚴重。環槽磨損后，槽的斷面變成梯形。側隙變大，使汽缸的氣密性變差，并且還會加重泵油作用，引起“竄油”和“竄氣”?；钊共康哪p要比環槽小得多，但裙部與汽缸間隙過大時，將發生導向不良，造成敲缸和潤滑油耗量增大。活塞銷的磨損是緩慢而輕微的，若活塞銷孔出現較早的嚴重磨損，多為活塞銷與銷孔配合間隙過大或配合表面過于粗糙所致。由于活塞銷孔主要承受上下方向的力，由此造成活塞銷孔磨損成橢圓形，且銷孔上下方向的磨損最大?；钊N孔磨損過大會造成配合松曠并產生響聲，嚴重時還會出現裂紋?；钊敳康膿p傷則是由于爆燃或早燃等不正常燃燒引起的局部燒缺和穿洞。

3 活塞技術狀態判斷

在換用新活塞時，一些機手不是根據活塞的磨損程度來決定，而是在更換汽缸套時也將活塞報廢。其實在處理決定前，應對活塞作詳細的檢查：首先用觀察法檢查活塞有無嚴重的機械損傷，如裂紋、環槽塌邊、擋圈溝槽崩落及工作表面是否有深的刮痕等，然后再作以下檢查。

（1）活塞環槽的檢查：一般用新的活塞環放入環槽中，沿環槽進行滾動，用塞尺測量邊間隙。

（2）活塞銷座孔的檢查：與缸套的檢查相似，用內徑千分表在兩邊銷孔長度上各取兩個截面，在每個截面上取互相垂直的兩個方向（即上下受力方向與水平方向）位置，然后計算出圓度和圓柱度。

（3）活塞裙部的檢查：用外徑千分尺測量，并計算出其圓度和圓柱度及與缸套的配合間隙。若無檢測條件應請專業人員鑒定。

活塞有下列之一情況應作報廢處理：①裂紋、嚴重劃痕、環槽塌邊、擋圈溝槽崩落等機械損傷的;②邊間隙、銷孔、裙部磨損超過極限值的。