摘 要：活塞环是柴油机燃烧室最为重要的组件之一，具有维持活塞和气缸套间的有效密封与将活塞热量传递给气缸壁的散热功能。本文就船舶柴油机活塞环断裂的原因及应对方法进行深入地研究。

关键词：活塞环；断裂；原因；应对方法

1 引言

当前在船舶柴油机中运用的活塞环多种多样，其本质区别便是活塞环的原料、外表涂层、搭口方式以及断面形状的差异。所有活塞环均具备自身独有的优势与缺陷，各种柴油机需按照本身的特征选取相应的活塞环组合，实现良好的刮油与密封效果。

2 活塞环简介

活塞环是一种运用于嵌入到活塞槽沟内侧的金属环，活塞环主要有机油环与压缩环两种形式。压缩环能够运用于密封燃烧室当中的可燃混合气体；机油环则能够运用于刮除汽缸中多余的机油。活塞环是一类具备较大向外扩张形变的金属弹性环，其被安装至剖面及其对应的环形槽中。旋转与往复运动的活塞环，依托液体又或是气体间的压力差，在环外圆面与气缸及环与环槽的侧面间产生密封。

3 船舶柴油机活塞环断裂的原因分析

3.1 活塞的原因

因为环槽加工质量较差又或是长期工作或者磨合不佳导致环槽的上下外表面的不平整；又或长期性的高温作用造成环槽出现高温蠕变；或活塞头部因为热膨胀形变而产生鼓形或者扇形；环槽被磨损为喇叭状，导致环槽面的支承较差，在燃气压力重复作用状况下环遭受重复的弯曲与扭转作用而产生疲劳断裂。

3.2 汽缸套的原因

由于缸套运用时间较久，润滑不良以及磨合不良等缘由导致气缸出现较为严重的磨损。在上下死点部位形成阶梯形状的磨损造成凸肩，在连杆大端形成非常大的磨损又或是连杆大小端轴承维修以后导致最初死点部位出现变化的时候，在惯性力影响下导致撞击断环。除此之外，由于缸套磨损使得轴向产生锥度又或是呈鼓形，在圆周方向呈现为椭圆形又或者是不规则的棱圆形，活塞环在上下运动的过程中形成局部应力，使得受力不均匀造成疲劳断裂或者是冲击断裂。

3.3 活塞环的原因

第一，环的开口缝隙较小，在受热膨胀以后没有任何膨胀余地，导致内部热应力不断加大，导致环在开口周围又或开口对面发生断环。第二，环自身的质量问题又或过量磨损导致环的强度无法满足需求而断环。当下活塞环材料大都是球墨铸铁、灰铸铁以及合金铸铁等等，同时在铸造环节内部组织或许会产生气孔裂纹或者组分的偏析，导致部分强度降低又或者裂纹位置处形成应力集中，工作过程中形成疲劳断裂或者冲击断裂。第三，因为活塞环弹性较低，在高压气流影响下被压入到环槽中，在活塞下行压力降低的时候又会由环槽中弹出，重复性的作用使得环出现疲劳崩断。

3.4 管理原因

第一，因为冷却不当导致第一道环的温度偏高，环部分被烧坏而完全失去弹性；润滑不良导致不稳定的磨损，爆压过大，导致环的机械应力加大，导致断环。第二，注油量过多，环槽里面的滑油在高温状况下形成积炭，环槽底端硬的积炭使得环所遭受的形变、弯曲，造成疲劳断裂仅需一处断裂，漏气量增加，积炭更为严重，造成环多处发生断裂，同时加剧了环槽的磨损。第三，活塞环安装过程中的方向错误导致断裂。

4 船舶柴油机活塞环断裂的应对方法

4.1 船舶柴油机活塞环断裂的防范措施

（1）在主机吊缸的时候，需要清洁缸套内壁注油孔下方的润滑油槽。如果缸套注油孔存在阻塞，需进行疏通。在备车以前主机活塞、缸套冷却水需要保暖到合适的温度（50--60℃）。（2）过早抵港又或是候潮等因素而不开慢车，如果要开，每隔半小时开一次快车，以避免气口、活塞环结碳，快慢车阶段不得使活塞、缸套的冷却水温度忽低忽高，对其工作可靠性与运用寿命造成影响。（3）主机维修时与日常运行过程中定期检查、清理扫气箱，确保放残系统通常。在船舶行驶过程中每隔2小时需要进行一次残渣排饭，同时需要在听到“啪啪”泄气声以后，才能够算的上是标准放残。日常开启扫气箱、缸套观察孔的时候，若发现有比较多的油泥，及时检查气缸油是否过量供给又或是其他缘由。气缸润滑优良的重要标志：盘车检查第一道环干，其它环有油的湿润，然而没有环粘结与结碳的现象，活塞裙部存有油的光泽。（4）活塞部件安装过程中需尽可能地送车间上车床检测，以使得其部件径向及活塞杆断面跳动量在规定允许范畴内，不然便会导致活塞又或是裙单边发生磨损，又或者整个活塞单边出现磨损。（5）活塞环槽大量磨损以后需尽快换下送至专业工厂镀铬实施修理。①最为理想的情况便是环槽天地两端同步镀铬，有助于加强环的均匀耐磨性。②修理以后的活塞头上第一道环和第二道环天地尺寸靠近上限值、以避免热膨胀系数的不同，避免磨合过程环咬死。

4.2 增强活塞环的日常管理和维护

第一，根据三级保养的标准，定期针对气缸实施吊缸检查又或是内规镜观察，及时监测活塞环的工作情况，检测活塞环的搭口缝隙，去除环槽当中的油垢与积碳，创建起所有活塞环的档案。第二，首次运用又或是刚刚经过大修的柴油机换用全新的活塞环与缸套的时候，需要在低负荷、低速度基础上根据说明书进行磨合，中小型柴油机所需的磨合时间较短，中大型柴油机所需的磨合时间较长。第三，在新活塞环安装过程中，需要严格检查环外表的光洁度，检测其弹性的强弱。第四，在柴油机运行管理中，在水温的允许范畴之内，适量提升冷却水的温度，尽可能降低气缸的低温腐蚀。

5 结论

活塞环是柴油机中最为主要的零件之一，活塞环的工作状况对于燃油的燃烧程度与工作状态发挥着非常重要的作用。伴随柴油机监控技术的快速发展，例如缸套油膜监控技术、油液分析技术以及磨损监控技术等先进技术在现代化船舶中有着广泛的运用，其为轮机工作者分析评判活塞环以及气缸内部的工作情况奠定了基础，对于确保柴油机的可靠、安全以及经济运行具有重要的意义。

参考文献

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[2]吳伯才.船用柴油机活塞环断裂故障分析及处理[J].宁波大学学报（理工版），2001（06）.

[3]李小波，赵天翔，曹新玉.船用柴油机活塞环断裂因素分析及预防措施[J].科技信息，2013（04）.

（作者单位：江南造船（集团）有限责任公司）