【文章內(nèi)容簡介】 搭口間隙是活塞環(huán)處于工作狀態(tài)時的開口大小。它是活塞環(huán)工作時的熱脹間隙，搭口間隙過小會使活塞環(huán)受熱膨脹在環(huán)槽內(nèi)對頂折斷；搭口間隙過大會使燃氣漏泄。所以說明書或標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定的最小值（裝配值）和極限值，如表86所示?；钊h(huán)外圓磨損后，徑向厚度減小，環(huán)的直徑d變小，但彈力使環(huán)仍緊貼缸壁。所以環(huán)的直徑d脹大與缸徑D相等，活塞環(huán)搭口間隙δ變?yōu)棣摹?，如圖813所示。測量搭口間隙前，先將活塞自缸中吊出，取下活塞環(huán)并進行清潔。將活塞環(huán)依其在活塞上的順序放人已清潔的缸套下部磨損最小部位或缸套上部，也可以把活塞環(huán)放到活塞導(dǎo)套中，并使環(huán)保持水平，然后用塞尺依次測量各道活塞環(huán)搭口間隙。將實測搭口間隙值與說明書或標(biāo)準(zhǔn)進行比較，超過極限值時應(yīng)換新活塞環(huán)。MANBamp。W S／L 60MC／MCE柴油機活塞環(huán)搭口間隙裝配值為4mm，活塞環(huán)外圓面的磨損極限依環(huán)的徑向厚度而定。一般要求活塞環(huán)搭口間隙大于或等于裝配值，小于極限值。2）平面間隙測量平面間隙俗稱天地間隙，它是活塞環(huán)緊貼環(huán)槽下端面時環(huán)與環(huán)槽上端面之間的間隙。當(dāng)活塞環(huán)與環(huán)槽端面磨損后將使端面配合間隙增大。平面間隙過小使環(huán)熱膨脹受阻和影響環(huán)在環(huán)槽中的運動；平面間隙過大會使燃氣漏泄。說明書和標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定平面間隙的最小值，即裝配值和極限值，如表86所示。測量平面間隙時，首先將活塞自缸中吊出，取下活塞環(huán)并分別清潔活塞、環(huán)槽和環(huán)。如果活塞環(huán)尺寸較大，可將環(huán)依次裝入各道環(huán)槽中，并使環(huán)的下端面緊貼環(huán)槽下端面，用塞尺沿圓周或在圓周上幾點測量間隙；如果活塞環(huán)尺寸較小，重量較輕，測量者可一手持環(huán)，將環(huán)水平局部插入環(huán)槽，并使環(huán)與環(huán)糟下端面緊貼。另一手用塞尺測量二者間的間隙，可使環(huán)與環(huán)槽在圓周上對應(yīng)幾處測量，如圖814所示。實測平面間隙值與說明書或標(biāo)準(zhǔn)比較，超過極限值時修復(fù)環(huán)槽或換新活塞環(huán)；實測平面間隙變小說明環(huán)槽變形或因臟污影響測量的準(zhǔn)確性。通常，第一道環(huán)的平面間隙較大，其它環(huán)依次減小。安裝新的活塞環(huán)時，要求活塞環(huán)平面間隙大于或等于安裝間隙，小于極限間隙。3）活塞環(huán)徑向厚度的測量徑向厚度也是衡量活塞環(huán)磨損的參數(shù)，因為活塞環(huán)外表面磨損使其徑向厚度減小，可用外徑千分尺進行測量。依說明書規(guī)定，當(dāng)活塞環(huán)徑向厚度小于一定值時換新活塞環(huán)。例如，MANBamp。W S／L 60 MC／MCE的活塞環(huán)徑向厚度最小值為17mm時換新活塞環(huán)（徑向厚度設(shè)計值為20mm）。 活塞環(huán)折斷活塞環(huán)折斷是活塞環(huán)常見的損壞形式。一般多是第一、二道活塞環(huán)發(fā)生折斷，斷裂部位多在搭口附近，折斷后的活塞環(huán)有的折成幾段，有的呈現(xiàn)破碎狀態(tài)。二沖程柴油機的斷環(huán)可能被吹到排氣管或掃氣箱中，甚至吹入增壓器渦輪端打壞渦輪葉片。活塞環(huán)折斷的原因很多，除材料缺陷和加工質(zhì)量外，在使用中產(chǎn)生的損壞主要是輪機管理的問題所致，主要有：1）搭口間隙過?。捍羁陂g隙過小，運轉(zhuǎn)中活塞環(huán)因搭口處無充分膨脹余地而對頂彎曲，在搭口對面折斷。高增壓柴油機因燃燒室溫度更高，尤其要注意搭口間隙；2）環(huán)槽積炭：當(dāng)積炭增多使環(huán)活動受阻時，環(huán)與缸壁強力作用刮下的滑油和金屬屑混合，在燃氣作用下在環(huán)槽下端面形成局部堅硬積炭。環(huán)在此堅硬積炭上受到周期性燃氣壓力作用發(fā)生彎曲疲勞折斷，如圖815a）?；钊h(huán)一處折斷后，燃氣漏泄量增加，積炭更加嚴重，并且活塞橫擺時的沖擊使環(huán)繼續(xù)折成多段或碎塊，環(huán)槽和氣缸的磨損更加劇烈；3）沖擊折斷：氣缸套磨損后在缸套上部出現(xiàn)磨臺。當(dāng)活塞上行至上止點時，第一道環(huán)碰撞磨臺受沖擊折斷，如圖815b）所示；4）環(huán)槽過度磨損：環(huán)槽下端面過度磨損后呈傾斜狀，當(dāng)活塞在上止點附近時，燃氣壓力使環(huán)緊貼傾斜的下端面，環(huán)發(fā)生扭曲變形，隨著活塞下行，燃氣壓力下降，環(huán)扭曲變形減小而恢復(fù)水平狀態(tài)?；钊h(huán)周期性地扭曲、水平變形以致疲勞折斷。如圖815c）所示；5）活塞環(huán)掛住氣口：二沖程柴油機活塞環(huán)掛住掃、排氣口使環(huán)折斷。由于環(huán)開口處張力最大，受熱變形大，而氣口之間的筋也受熱變形。當(dāng)活塞運動時，環(huán)與氣口相遇，只要稍稍掛住氣口就會使環(huán)折斷。為了防止環(huán)被掛斷，使用前應(yīng)修挫搭口。目前新造活塞環(huán)大多已將搭口修整，棱邊倒角；6）活塞環(huán)徑向脹縮疲勞：活塞環(huán)彈力不足或缸套過度磨損，使環(huán)與缸壁不能緊貼，以致高壓燃氣漏泄將環(huán)壓入環(huán)槽。當(dāng)缸內(nèi)燃氣壓力降低時，環(huán)又從槽內(nèi)彈出?；钊h(huán)因不斷地徑向脹縮而疲勞折斷。 活塞環(huán)粘著又稱固著，是環(huán)槽內(nèi)油污和積炭堆積使活塞環(huán)不能自由運動的現(xiàn)象。它會導(dǎo)致密封性能下降，氣缸竄氣，功率下降，活塞環(huán)折斷和缸套磨損加重的故障。其原因大多是由于活塞和氣缸套過熱、滑油過多和燃燒不良造成。過熱的活塞、缸套使滑油氧化或燒焦，燃燒不良使缸內(nèi)積炭嚴重，以致較多的積炭油污填滿環(huán)槽使活塞環(huán)粘固在槽內(nèi)。通常第一、二道環(huán)易粘著，嚴重時活塞上所有的環(huán)粘著?？梢酝ㄟ^掃氣口觀察和用木棒觸動檢查；此外，環(huán)粘著引起燃氣下竄使環(huán)表面變黑，也易識別。活塞環(huán)粘著后不易取出，切勿用扁鏟等工具強行取出，應(yīng)用木棒輕輕敲擊使之松動，或先用煤油浸泡使積炭變軟再用木棒敲擊，松動后用專用工具取出。防止活塞環(huán)粘著的方法是防止氣缸過熱和滑油過多，尤其防止多余滑油進人氣缸上部。大型二沖程柴油機采用氣缸注油器注油潤滑，油量可調(diào)節(jié)故環(huán)粘著現(xiàn)象較少。但因缸徑大、溫度高使活塞頭部變形，環(huán)槽隨之變形致使環(huán)在槽內(nèi)卡死，如圖816所示。采用加強活塞冷卻和適當(dāng)增加平面間隙防止環(huán)卡死。 活塞環(huán)彈力喪失把活塞環(huán)裝人未經(jīng)磨損的氣缸內(nèi)，環(huán)靠彈力壓在缸壁上，由此產(chǎn)生的徑向壓力分布為正圓形，亦即活塞環(huán)實際彈力的分布狀態(tài)。活塞環(huán)的密封作用、壽命與其徑向壓力分布有關(guān)。通常有三種徑向壓力分布的活塞環(huán)：等壓環(huán)、蘋果形壓力環(huán)和梨形壓力環(huán)，如圖817所示。等壓環(huán)主要用于四沖程中速柴油機；蘋果形壓力環(huán)用于二沖程柴油機，特別是二沖程大型船用柴油機：梨形壓力環(huán)適用于高速柴油機，由于梨形壓力環(huán)裝人氣缸后開口處壓力較高，即使磨損后開口處仍保持一定的徑向壓力，具有很好的密封性。柴油機運轉(zhuǎn)時，處于工作狀態(tài)的活塞環(huán)徑向壓力是環(huán)本身彈力、氣體壓力和環(huán)受熱變形產(chǎn)生的附加徑向彈力之和。附加彈力是活塞環(huán)在氣缸內(nèi)受高溫產(chǎn)生熱膨脹，使環(huán)在自由狀態(tài)下曲率半徑增加，但在氣缸限制下產(chǎn)生的徑向應(yīng)力，即附加徑向彈力。活塞環(huán)搭口間隙只給予環(huán)受熱后圓周向熱膨脹的余地，而沒有考慮徑向變熱膨脹的影響，以致附加徑向壓力使搭口兩端局部壓力過大，容易引起擦傷和掛住氣口、竄氣等。為此，目前國外采用減少活塞環(huán)直徑和冷態(tài)開口處有少許漏光等方法減少熱變形附加徑向壓力?；钊h(huán)經(jīng)過長期使用產(chǎn)生不均勻磨損或由于過熱、粘著和疲勞等使其彈力部分或全部喪失，也就是徑向壓力降低或消失，造成活塞環(huán)的密封作用下降或消失。檢查彈力的方法有以下幾種：（1）測量活塞環(huán)自由開口?；钊h(huán)自由開口是活塞在自由狀態(tài)下開口間的距離，其大小直接影響環(huán)的彈力。在彈力范圍內(nèi)，開口越小彈力也越小。反之，彈力越大。所以利用改變自由開口大小來調(diào)節(jié)環(huán)的彈力?；钊h(huán)的彈力受其材料和加工方法的限制。一般活塞環(huán)自由開口a0與環(huán)直徑口的關(guān)系為：a0 = ( ~ )D mm實測活塞環(huán)的自由開口a實測＜a0或小于新環(huán)的自由開口，表明活塞環(huán)的彈力下降；若明顯減小，表明活塞環(huán)彈力喪失。（2）吊缸時將自活塞上取下的活塞環(huán)進行清潔，人為使其自由開口閉合或擴大一倍，松開后測量變形后的自由開口大小。若變形后的開口增大量超過10% a0時，表明活塞環(huán)的彈力過小。（3）對比法是用新舊環(huán)的彈力對比檢查彈力的方法。如圖818所示，將新舊環(huán)豎立在一起，用力使環(huán)開口閉合，如舊環(huán)開口已閉合，而新環(huán)還有一定間隙時，表明舊環(huán)彈力不足。（4）吊缸后將活塞環(huán)和氣缸分別清潔干凈，將環(huán)裝人氣缸并用手推動。一般正常彈力的活塞環(huán)是不容易裝人氣缸，裝人缸中也難以用手力使之移動。如果舊環(huán)易于裝人缸中且輕輕觸動環(huán)即沿缸壁移動，表明活塞環(huán)彈力過小。活塞環(huán)彈力部分或全部喪失時應(yīng)換新活塞環(huán)。但在無備件的情況下可采用應(yīng)急方法暫時恢復(fù)環(huán)的部分彈力。具體作法是用小錘敲擊活塞環(huán)內(nèi)圓表面。自搭口對面部位開始重敲，然后逐漸向兩側(cè)敲擊，用力逐漸減小，使環(huán)的開口增大，彈力增加。但應(yīng)注意不可用力過大，以免將環(huán)敲斷。3 輪機員配換活塞環(huán)工藝活塞環(huán)是易損件，損壞后一般采用換新處理。所以在船上輪機員配換活塞環(huán)工作是經(jīng)常性的檢修工作。為了保證裝配質(zhì)量，在配換活塞環(huán)時應(yīng)注意以下問題。 新環(huán)的檢查使用活塞環(huán)的備件前應(yīng)對其進行必要的檢查：1）外觀檢查：首先清潔新環(huán)表面的油脂和銹痕，仔細觀察活塞環(huán)有無變形和表面碰傷、裂紋等損壞。一般新環(huán)上有“直徑寬高”的尺寸標(biāo)記和上、下端面標(biāo)記，鍍鉻端面應(yīng)為下端面如無標(biāo)記，應(yīng)測量活塞環(huán)尺寸及確定下端面。2）測量搭口間隙和平面間隙：間隙過小時應(yīng)分別修銼搭口兩端和環(huán)的上端面，切不可修挫下端面，并防止修挫時損傷環(huán)表面和產(chǎn)生變形。3）測量環(huán)的徑向厚度和環(huán)槽深度：～，否則修銼環(huán)的內(nèi)圓表面使符合要求。4）檢查環(huán)的彈力：可采用測量活塞環(huán)自由開口來檢查。 新環(huán)的修配1）修銼搭口：為了防止活塞環(huán)搭口兩端鋒利棱邊刮傷缸壁及掛住氣口，應(yīng)將搭口兩端修挫成較大圓角，一般圓角半徑為3～5mm，如圖819a）所示。目前，有的新環(huán)在制造時已將搭口修銼好，故安裝前不需修銼。2）修銼上、下兩端的棱邊：為了減少氣缸的磨損和擦傷及有利潤滑，應(yīng)修銼活塞環(huán)上、下端棱邊的尖鋒和毛刺。3）新環(huán)檢查后為保證各種間隙值而提出的修配工作。 新環(huán)的安裝1）活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)槽中應(yīng)采用隨機專用工具將環(huán)的開口擴大，如圖819c）；如無專用工具可用結(jié)實的繩子套在環(huán)開口兩端，手拉擴大開口，如圖819b）。切勿使開口過分開大，以免使環(huán)變形或折斷。2）應(yīng)把新環(huán)裝在第一、二道環(huán)槽中，舊環(huán)裝在其它環(huán)槽中。一般情況下，不應(yīng)一次更換所有舊環(huán)，更不可因一環(huán)損壞更換所有舊環(huán)。3）裝到活塞上的各道環(huán)的開口位置應(yīng)錯開，以免燃氣下竄。4）裝好環(huán)的活塞在未吊入缸中之前，應(yīng)放于木板上妥善保管，以免損傷活塞和活塞環(huán)的工作表面。 新環(huán)的磨合運轉(zhuǎn)活塞環(huán)換新后必須經(jīng)磨合運轉(zhuǎn)才能投入使用工況運轉(zhuǎn)，一般需經(jīng)20～24h磨合運轉(zhuǎn)。例如MANBamp。W S／L 60 MC／MCE型柴油機換新環(huán)后的磨合運轉(zhuǎn)為：在2～4h內(nèi)轉(zhuǎn)速逐漸增加至最大轉(zhuǎn)速的80％；保持80％最大轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)6h；在12～14h內(nèi)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加至全速，并且逐漸增加負荷，總計磨合20～24h。在磨合期間應(yīng)使氣缸油供油量達最大值。4 驗收活塞環(huán)活塞環(huán)產(chǎn)品驗收：1）活塞環(huán)尺寸、形狀和位置精度及表面粗糙度應(yīng)符合圖紙要求；2）活塞環(huán)材料、金相和硬度符合要求；材料：高磷鑄鐵、釩鈦鑄鐵。金相組織：在細片狀珠光體基體上均勻分布著細直片狀或蜷曲狀的小片石墨，磷共晶體呈斷續(xù)塊狀分布，分散的細小鐵素體晶粒不超過試片總面積的5％。硬度：在HB180～HB250之間，同一活塞環(huán)上硬度差不超過HB20。要求活塞環(huán)硬度比缸套硬度高HB10～HB20，目的是既保護缸套不被很快磨損又有較長的活塞環(huán)壽命。3）活塞環(huán)外觀、彈力檢查；4）活塞環(huán)密封性檢查，采用漏光法，一處漏光弧度不超過30度，幾處漏光弧度總和不超過90度，搭口附近30度范圍內(nèi)不允許漏光。167。85 曲軸(Crankshaft)的檢修1 概述曲軸是柴油機的重要零件。曲軸形狀復(fù)雜、剛性差，其重量占整臺柴油機重量的7～15％，造價占柴油機造價的10～20％。曲軸的技術(shù)狀態(tài)直接影響柴油機的正常運轉(zhuǎn)、船舶的安全航行和經(jīng)濟性。所以應(yīng)加強曲軸的維護保養(yǎng)，減少損傷，尤其應(yīng)減少曲軸的磨損，控制曲軸的變形和防止曲軸斷裂。曲軸的主要損傷有：磨損、腐蝕、裂紋和斷裂、紅套滑移等。對曲軸的變形和斷裂是通過測量曲軸臂距差予以控制。2 曲軸的檢修 軸頸磨損的檢修：柴油機長期運轉(zhuǎn)使曲軸主軸頸和曲柄銷頸產(chǎn)生不均勻磨損：尺寸減小、幾何形狀精度降低，產(chǎn)生圓度和圓柱度誤差等?！?圓度誤差：會使軸與軸瓦的配合間隙變化，影響油膜的建立；★ 圓柱度誤差: 使軸承負荷縱向分布不均，引起活塞運動部件的失中。圓度和圓柱度是衡量曲軸軸頸磨損程度的主要參數(shù)。所以，新造曲軸應(yīng)符合圖紙上的尺寸、幾何形狀精度要求；運轉(zhuǎn)中磨損的曲軸圓度，圓柱度誤差應(yīng)符合說明書或標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。1）曲軸磨損的測量采用外徑千分尺或游標(biāo)卡尺測量主軸頸和曲柄銷頸的直徑，分別計算它們的圓度誤差、圓柱度誤差并與表87比較，判斷磨損程度。（1）測量曲柄銷直徑：進廠修船時，柴油機解體后可在船上或車間測量。航行期間在船上測量曲柄銷直徑則需拆除活塞連桿裝置。測量時，首先將待測曲柄銷轉(zhuǎn)至上止點或下止點位置，清潔軸頸后按圖820所示的三個截面，即曲柄銷軸頸兩端距曲柄臂10～30mm的兩個截面及中間截面，測量每個截面上的垂直與水平方向的直徑并記錄讀數(shù)。（“3個點＋2個方向”）。（2）測量主軸直徑：在船上測量主、副柴油機主軸直徑需拆去主軸承上蓋上瓦和盤出下瓦。測量時，將1號缸曲柄銷或待測主軸頸相鄰的任一曲柄銷轉(zhuǎn)至上止點，測量圖820所示三個截面上的垂直方向和水平方向的直徑。圖820b）為隨機專用外徑千分尺測量主軸頸直徑。主軸頸和曲柄銷直徑測量后，分別計算圓度誤差和圓柱度誤差，并用最大圓度誤差和最大圓柱度誤差與說明書或標(biāo)準(zhǔn)比較，作出磨損程度的判斷。3）曲軸磨損的修理：★ 中、小型曲