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活塞環(huán)的磨損及影響因素

作者: 汽配人網(wǎng) 發(fā)表于: 2013-01-16
  汽車發(fā)動機(jī)的活塞環(huán)和缸套之間的磨損具有如下幾個特點: 

     1.活塞環(huán)在上下止點之間作往復(fù)運(yùn)動,速度從靜止?fàn)顟B(tài)變化到最高達(dá)30m/s左右,如此反復(fù)的做大幅度變化。 

     2.做往復(fù)運(yùn)動時,在工作循環(huán)的進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣行程中,汽缸壓力變化很大。 

     3.因為受燃燒行程的影響,活塞環(huán)的運(yùn)動經(jīng)常是在高溫下進(jìn)行的,特別是第一道氣環(huán),在高溫高壓及燃燒生成物所產(chǎn)生的化學(xué)作用下,油膜很難建立,使其實現(xiàn)完全潤滑比較困難,而常常處于臨界潤滑狀態(tài)。 

     根據(jù)磨損機(jī)理,活塞環(huán)磨損可分為正常磨損、熔著磨損(劃傷,擦傷)、磨料磨損及腐蝕磨損。但這些磨損現(xiàn)象不會單獨(dú)出現(xiàn),而是同時存在并且相互影響。按照磨損部位,活塞環(huán)磨損又可分為滑動面磨損和上下端面磨損。一般來說,滑動面磨損比上下端面磨損大,滑動面主要是熔著磨損和磨料磨損;上下端面則以因活塞做往復(fù)運(yùn)動而引起的撞擊磨損為主。 

     活塞環(huán)滑動面最大磨損常出現(xiàn)在汽缸上止點位置,因為該處受高溫氣體作用,破壞了油膜,造成易于熔著的條件,從而加速了活塞環(huán)的磨損。通常所謂的正常磨損實際上包含了輕微的熔著磨損和磨料磨損。各道環(huán)滑動面磨損量不一樣,第一道氣環(huán)磨損量最大,第二道環(huán)約為第一道的一半左右,油環(huán)的磨損量最小。例如,裝在斯太爾WD615發(fā)動機(jī)上的活塞環(huán)經(jīng)過500h可靠性試驗后,第一道氣環(huán)開口間隙磨損為0.4~0.6mm,第二道開口間隙磨損為0.25~0.4mm,油環(huán)開口間隙磨損為0.3~0.55mm。但有時油環(huán)磨損比中間幾道環(huán)還大,這是由于受到汽缸表面潤滑油分布和吸附雜質(zhì)的影響。 

     活塞環(huán)上下端面的磨損主要是因為機(jī)油燃油中的硬性殘渣以及從大氣中混進(jìn)的塵埃顆粒在上下端面上形成的機(jī)械研磨,本質(zhì)上是磨料磨損??墒?,當(dāng)出現(xiàn)活塞的異常熱變形、環(huán)槽側(cè)隙變小時,也可能發(fā)生熔著磨損。 

     影響活塞環(huán)磨損的因素很多,其中活塞環(huán)的材料和形狀、汽缸套活塞的材料和結(jié)構(gòu)、潤滑狀態(tài)、發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)轉(zhuǎn)條件、燃油和潤滑油的品質(zhì)等是主要因素。當(dāng)然,在同一汽缸中,潤滑狀態(tài)對活塞環(huán)磨損的影響則是最大的,??態(tài)。理想的環(huán)面間潤滑為兩滑動面間有一層均勻的油膜,然而這種情況事實上并不存在,特別是第一道氣環(huán),由于受高溫的影響,很難建立起較理想的潤滑狀態(tài)。