陈奎彪何大林：活塞环偏向磨损分析3活塞环偏向磨损分析陈奎彪何大林(仪征双环活塞环有限公司)[摘要]通过对活塞环偏向磨损的分析和探讨，提出，活塞环本身并不具备偏向磨损的能力，造成活塞环偏向磨损的主要原因是活塞的偏缸运动。1前言在发动机使用及维修中，活塞环产生严重偏磨是常见故障之一。其状况是在活塞环一侧约6O。～9O。范围内，径向出现异常磨损，而其它部位则处于正常磨损状态。偏磨严重的活塞环，甚至出现径向磨损量达到其径向厚度的1／2到2／3。在发生偏磨的活塞环外圆处，可看到明显轴向擦痕，这种擦痕初步判断为粘着磨损所至。活塞环产生严重偏磨一般发生在发动机使用或大修后初期，由于活塞环一侧出现异常磨损，一方面破坏了气缸套、活塞环摩擦副稳定工作状态，使得该处的摩擦功和摩擦热急剧增加，另一方面，由于该处的异常磨损，活塞环的压力曲线难以有效建立，其结果是在短期内发动机出现窜气、窜油，性能下降，长期下去，活塞环和气缸套失去功效，发动机无法正常工作，严重影响机器的可靠性。活塞环发生严重的偏磨，人们一般从活塞环的角度出发查找原因，然而，即使通过对活塞环的材料、结构等进行多方分析，也很难拿出令人信服的结论，最后多是不了了之，其结果是活塞环严重偏磨屡屡发生，而问题得不到最终解决。本文从活塞环的磨损特性，以及活塞的异常运动对活塞环磨损产生的影响出发，对活塞环产生偏磨的原因进行分析，以期能找到其症结，并最大限度地予以消除，从而确保发动机工作的可靠性。2活塞环的磨损特性活塞环在自由状态下是一种无弹力、不规则的椭圆形开口环，工作时在气缸套内被压缩成正圆形开口环，由于受压缩作用，活塞环对缸壁产生一反作用力，这就是所谓的活塞环压力。活塞环以一定的压力紧贴在气缸壁上，发动机运转时，活塞环与气缸壁因产生相对运动而造成相互磨损。现今的活塞环一般均根据其磨损规律，建立起适合现代发动机运转的压力分布曲线，无论何种压力曲线分布，活塞环各点压力与平均压力之比在0～3之间。活塞环在工作中主要有三种磨损形式，即磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损。这其中，磨料磨损和腐蚀磨损占7O～9O，而粘着磨损一般首先发生在一道环的上止点附近，这是由于一道环在上止点附近工况恶劣、润滑较差，油膜破裂的可能性较大。剔除压力曲线的影响，无论是哪一种磨损形式，有一点可以肯定，那就是在活塞环圆周方向上磨损是各向同性的，即在圆周各点上磨损是大致相当的，不会在仅某一段产生异常磨损。维普资讯http://www.cqvip.com4内燃机配件2000年第3期由于存在压力曲线分布，非均匀环环上各点压力不等，但活塞环磨损本身具有一重要特性，这就是，在压力高的地方径向磨损大，但当磨损后，由于相对于在自由状态下的径向位移减少较多，其压力值下降也较大，即压力高的地方磨损大，但同时压力下降也大，最后活塞环上的压力分布趋于均衡，活塞环在随后工作中，只能是在这种趋于均衡的压力作用下产生磨损，不存在某一点因压力高而一味地磨损下去，以至于活塞环产生偏磨。换言之，活塞环本身并不具备产生偏向磨损这一能力。从另一方面来看，现今的发动机活塞环绝大部分采用高点环，即活塞环开1：3处的压力高于其他部位，如果因为活塞环本身的压力曲线对偏向磨损起决定作用，则偏向磨损应该发生在活塞环的开1：3部位，但实际发生偏向磨损的部位随机分布在圆周方向上，这进一步印证活塞环本身压力对偏向磨损并不起决定作用。3活塞环偏磨分析在检修发生活塞环偏磨的发动机时发现，在活塞环发生偏磨的一侧，活塞包括气缸套也发生了一定的异常磨损(大部分较活塞环磨损轻微)。进一步检查活塞的运动时发现，活塞在气缸中上、中、下各点处，活塞与气缸的间隙有规律性的变化，很明显，活塞的运动中心线与缸套中心线不重合．而是成一定夹角，这就造成了活塞运动偏缸现象，如图1所示。a)活塞理想运动轨迹b)活塞偏缸运动轨迹图1活塞的偏缸运动示意图毫无疑问，活塞偏缸运动对活塞环会产生一定影响。在分析活塞偏缸与活塞环偏磨之间的内在关系之前，我们先对活塞、活塞环运动作一分析。1活塞、活塞环运动动力学图2所示为发动机活塞一曲柄连杆机构...
