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GEVO16柴油机活塞环检修工艺研究

发布时间:2021-07-06 09:00:17 浏览数:


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摘 要:阐述活塞环的失效形式及原因,针对GEVO16型柴油机采用的250活塞环,制订相关检修工艺。

关键词:GEVO16型柴油机;250活塞环;检修;工艺规程

1 引言

为满足中国铁路运输对机车柴油机装车功率的需求,制造出可靠性高、经济性好的柴油机,我公司从美国GE公司引进GEVO16型柴油机,其额定功率4660KW,该柴油机较我公司现有的16V240、16V280系列柴油机有较大优势。

GEVO16型柴油机,采用的250活塞环与现有16V240、16V280柴油机结构有所不同,在制造初期,无相应的检修标准,从而无法判定返修机车的活塞环是否可以继续使用,为保证组装质量,只能实施更新活塞环的应急方案,大大增加了检修成本,所以制定250活塞环检修工艺规程势在必行,要在初期拆检中积累一定的数据及经验,对各项检修参数、工装需求进行深入分析才能定出可靠的工艺规程。

本文分析了活塞环的失效形式及原因,针对GEVO16型柴油机活塞环在检修中遇到的

2 活塞环的作用

GEVO16型柴油机共三道活塞环:第一、二道为气环、第三道为油环,如图1。

活塞环在高温、高压、润滑条件差、高摩擦的条件下工作,使活塞环成为易耗件;活塞环是燃烧室的重要组成零件,其作用主要是密封、调节机油、传热导热、支承导向。密封是指活塞环在活塞与气缸套之间起密封的作用,不让燃烧室的燃气窜入曲轴箱,最大限度的提高热效率;调节机油是指油环把气缸壁上多余的润滑油刮下,并铺涂一层薄而均匀的油膜,保证气缸套与活塞及活塞环之间的润滑;传热导热是指通过活塞环将活塞顶所受的大部分热量传递给气缸壁,起到散热作用;支承导向是指活塞环将活塞保持在气缸中央,防止活塞与气缸壁直接接触,降低摩擦阻力。

3 活塞环主要失效形式

活塞环的主要失效形式包括:过度磨损、折断和粘着、弹力丧失。

3.1过度磨损

活塞环在工作时产生的磨损,将影响活塞环的以下几个方面:

1)活塞环开口间隙:是指活塞环处于工作状态时的开口大小,其实质是热胀间隙,给活塞环受热变形的余地,值过大,会使高压燃气漏泄,值过小,会使活塞环受热膨胀,开口间隙消失,环两端对顶,严重时引起拉缸、环卡死和折断。活塞环在气缸内作往复运动时,活塞环外圆工作表面磨损,环的径向厚度减小,从而使活塞环的开口间隙增大。

2)与环槽间平面间隙:是指活塞环紧贴环槽下端面时环与环槽上端面之间的间隙 。值过大,会使燃气漏泄。值过小,使环热膨胀受阻和影响环在环槽中的运动。当活塞环与环槽端面磨损后将使端面配合间隙增大,即平面间隙增大。

3)活塞环径向厚度:径向厚度是衡量活塞环磨损程度的重要参数。

3.2折断、粘着

活塞环折断一般多发生在第一、二道活塞环,断裂部位多在开口附近。活塞环可折断成几段,也可能呈粉碎状。活塞环折断的原因很多,除材料缺陷、加工质量低外,主要是使用过程中维护管理不良和装配质量差所致,如:开口间隙过小、环槽积炭、气缸套磨损、环槽过度磨损、活塞环径向胀缩疲劳。

活塞环粘着是指在环槽内充满油污和积炭使活塞环不能自由运动。活塞环粘着的原因是过热的活塞、缸套使润滑油氧化或烧焦,燃烧不良使气缸中积炭严重,以致大量油污和积炭填满环槽,使活塞环卡死在环糟内使其失去作用,从而造成柴油机窜气、功率下降、活塞环折断和拉缸等故障。通常第一、二道环容易粘着,严重时活塞上所有的环均发生粘着。

3.3弹力丧失

活塞环经过长期使用产生不均匀磨损,或由于过热、粘着和材料疲劳等使其弹力部分或全部丧失,造成活塞环的密封作用下降。

4 活塞环检修工艺方案的制订

针对活塞环在工作中的的主要失效形式,从以下几个方面制订检修方案,以此来控制250活塞环检修质量。

4.1活塞环磨损的判断

1)测量开口间隙。测量工具:250环规、塞尺。针对新机型设计制作250环规如图2。

根据如下公式计算得出开口间隙值,其中修正值列表如表1。

开口间隙实际值=测量值+修正值

修正值= ∏(D-D0)

D —环规设计内径

D0—环规实际内径

将活塞环放入环规,用塞尺测量开口间隙值,对照开口间隙修正值列表计算出开口间隙实测值,超过检修限度值则须更新活塞环。

2)测量平面间隙。测量工具:塞尺。使活塞环紧贴环槽下端面,用塞尺测量环与环槽上端面之间的间隙,如图3。为保证测量的准确性,测量时需将活塞环环及环槽进行清理干净。测量完成后与限值进行比较,判定是否可以继续使用。

3)活塞环径向厚度。测量工具:外径千分尺。当活塞环径向厚度小于检修限度值时更新活塞环。

4.2折断、粘着活塞环的拆除

折断、粘着的活塞环应报废换新。折断、粘着的活塞环拆除时不易取出,采用木棒轻轻敲击活塞环使之松动,或先用煤油浸泡使积炭变软后再用木棒敲击使之松动,最后用专用工具将环取出。取环时切勿用扁铲、凿子等工具,以免损伤环槽。

防止活塞环粘着的关键是要防止气缸过热和润滑油过多,尤其防止多余的润滑油进入气缸上部。

4.3活塞环弹力的检测

活塞环弹力部分或全部丧失时应换新。活塞环弹力的检查方法有以下几种:

1)测量活塞环自由开口。A=(0.10~0.13)D(A—活塞环自由开口;D—环直径)。在弹力范围内,开口越小弹力也越小;反之,弹力越大。实测需检修活塞环的自由开口A实测< A或小于新环的自由开口,表明活塞环的弹力下降;若明显减小,表明活塞环弹力丧失。

2)测量受力后开口变形量。人为使其自由开口闭合或扩大一倍,松开后测量变形后的自由开口大小。若变形后的开口增大量超过10%活塞环自由开口时,表明活塞环的弹力过小。

3)新旧环对比法。是用新旧环的弹力对比检查弹力的方法。如图4所示,将新旧环竖立在一起,用力使环开口闭合,如旧环开口已闭合,而新环还有一定间隙时,表明旧环弹力不足。

4)将环放入气缸推移测试法。将环装入气缸并用手推动,一般正常弹力的活塞环是不容易装入气缸的,装入缸中也难以用手使之移动。如果旧环易于装入缸中且轻轻触动环即沿缸壁移动,表明活塞环弹力过小。

5 结论

目前已检修了上百台GEVO16柴油机,活塞环工作状态良好,未发生与活塞环检修工艺相关的质量问题,工艺方案和检修参数均得到验证,已将其固化为GEVO16柴油机活塞环检修工艺规程,该检修工艺规程为250活塞环检修提供了判定依据,降低了GEVO16柴油机检修成本。

参考文献

[1] 内燃机构造. 中国农业机械出版社,1981.

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