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维普资讯 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 4 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