莫文朝

廣西機(jī)電技師學(xué)院 廣西 柳州 545005

活塞環(huán)在使用過程當(dāng)中，如果出現(xiàn)了斷裂情況，就會使產(chǎn)品的性能出現(xiàn)比較嚴(yán)重的影響。在汽車發(fā)動機(jī)當(dāng)中，如果活塞環(huán)出現(xiàn)了斷裂情況會造成汽車啟動困難，漏氣量、潤滑油的消耗量急劇增大，發(fā)動機(jī)的輸出功率下降，排氣管冒煙的情況出現(xiàn)。如果在活塞環(huán)斷裂的情況下，繼續(xù)使用發(fā)動機(jī)油會導(dǎo)致拉缸的情況出現(xiàn)。雖然一般來說發(fā)動機(jī)出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂的情況比較少見，但是如果出現(xiàn)了活塞環(huán)斷裂的情況會對發(fā)動機(jī)造成極大影響，所以我們必須要更多的重視起活塞環(huán)斷裂研究。現(xiàn)階段的汽車發(fā)動機(jī)都是高功率、高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)，相比較過去而言，現(xiàn)在的發(fā)動機(jī)工作環(huán)境溫度在不斷升高，工作環(huán)境較之前來說更加惡劣出席活塞環(huán)斷裂的情況也在不斷提升。

1 出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂的主要原因

一般情況下，如果發(fā)動機(jī)正常運(yùn)行不會出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂的情況，但是如果出現(xiàn)了活塞環(huán)斷裂的情況，那么必然在之前的操作過程當(dāng)中出現(xiàn)了問題。主要出現(xiàn)的幾個原因一般都是在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的選擇材料不夠恰當(dāng)，在一開始的活塞環(huán)制造過程當(dāng)中就出現(xiàn)了問題?；蛘咴谶\(yùn)輸過程當(dāng)中對活塞環(huán)進(jìn)行了碰撞，導(dǎo)致活塞環(huán)的質(zhì)量受到的影響。此為，除了在運(yùn)輸和設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的問題，活塞環(huán)出現(xiàn)斷裂的情況也與活塞環(huán)的安裝方式有著極大關(guān)系，如果安裝方式不當(dāng)，應(yīng)力或者工作應(yīng)力過大的話，極容易出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂的情況。在實(shí)際的操作安裝過程當(dāng)中，如果活塞環(huán)與活塞、缸套的零件匹配性差的話，也會讓活塞環(huán)的工作環(huán)境更加惡化，工作環(huán)境的溫度不斷升高，使活塞環(huán)更加容易磨損，造成活塞環(huán)卡死的情況，導(dǎo)致活塞環(huán)斷裂。

一般來說，出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂的活塞環(huán)大多都是鑄鐵環(huán)，鋼活塞環(huán)出現(xiàn)斷裂的情況比較少。對于生產(chǎn)過程當(dāng)中偶爾出現(xiàn)斷裂的鋼活塞環(huán)，通過我們的斷口分析，我們發(fā)現(xiàn)在活塞環(huán)當(dāng)中有著一些微裂紋。從材料的角度出發(fā)分析，鐵存在高碳馬氏體過多，有魏式組織存在，這些缺陷導(dǎo)致活塞環(huán)斷裂的情況比較常見。但是鋼材廖就會減輕這些問題，所以剛活塞環(huán)出現(xiàn)斷裂的情況比較少見。為此，我們在進(jìn)行分析的過程當(dāng)中大多都以鑄鐵活塞環(huán)作為分析對象。

2 汽車發(fā)動機(jī)活塞環(huán)斷裂原因及對策研究

2.1 發(fā)動機(jī)活塞環(huán)

在發(fā)動機(jī)當(dāng)中，如果活塞環(huán)不采用定位切口的方式進(jìn)行安裝，就會由于活塞環(huán)的轉(zhuǎn)動造成活塞環(huán)開口端刮進(jìn)氣缸的進(jìn)氣口和排氣口，從而造成活塞環(huán)斷裂。其中小型的二沖程發(fā)動機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的前提之下，活塞環(huán)會有非常高的慣性，這時排氣口的面積比較大，而活塞環(huán)卻呈現(xiàn)正橢圓形，兩軸之間的差正值越大，活塞環(huán)開口出現(xiàn)斷裂的情況可能性就會越高。而沖程活塞環(huán)在使用過程當(dāng)中就需要避免使用低合金的灰鑄鐵材質(zhì)，否則更容易出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂的情況。

在進(jìn)行二沖程發(fā)動機(jī)活塞環(huán)安裝過程當(dāng)中，采用定位切口的方式，避免由于活塞環(huán)轉(zhuǎn)動而導(dǎo)致活塞環(huán)開口與氣缸的進(jìn)氣口和排氣口碰撞的情況出現(xiàn)，從而減輕活塞環(huán)斷裂出現(xiàn)的可能性。為了防止轉(zhuǎn)定位切口當(dāng)中的內(nèi)圓面定位切口和側(cè)面定位切口的兩種情況，我們要按照相關(guān)要求確定其具體尺寸。關(guān)于高速二沖程發(fā)動機(jī)，活塞環(huán)在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)選用不同的材質(zhì)，一道環(huán)應(yīng)當(dāng)用鋼制環(huán)或者球鐵環(huán)，二道環(huán)應(yīng)當(dāng)確定為如鐵環(huán)或者高強(qiáng)度的灰鐵環(huán)，只有這樣才能夠更好的確?；钊h(huán)的使用情。除此之外，我們還要選擇好環(huán)的開口位置，確定其壓力分布線，對于材料的強(qiáng)度做好分析，減少活塞環(huán)斷裂的情況出現(xiàn)。

2.2 發(fā)動機(jī)活塞環(huán)閉口間隙對于活塞環(huán)斷裂的影響分析

發(fā)動機(jī)的活塞環(huán)閉口間隙對于活塞環(huán)的影響還是比較明顯的。如果閉口間隙過小，那么在發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中還的受熱情況會更加嚴(yán)重。由于環(huán)受熱情況嚴(yán)重，活塞環(huán)就會出現(xiàn)膨脹，從而會卡死在缸套當(dāng)中，造成拉缸的情況出現(xiàn)，十分容易發(fā)生活塞環(huán)斷裂的情況。為此，我們要在確保技術(shù)要求的前提之下，對于閉口間隙的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

在對活塞環(huán)的閉口間隙設(shè)置過程當(dāng)中，我們要首先明確活塞環(huán)的設(shè)計(jì)過程。此外，氣缸套和活塞環(huán)的材料也對于閉口間隙的數(shù)據(jù)有著比較明顯的影響。因此，我們在進(jìn)行閉口間隙數(shù)據(jù)確定的過程當(dāng)中，難免會出現(xiàn)一些問題。我們可以按照過往的操作經(jīng)驗(yàn)和柯茨等活塞環(huán)手冊建議，來進(jìn)修活塞環(huán)閉口間隙的數(shù)值確定。由于活塞環(huán)的材料不同，所以每種活塞環(huán)的材料成長系數(shù)也不同，膨脹系數(shù)由大到小依次是奧氏體不銹鋼，硅鉻鋼，炭素鋼，鐵，碳化物鑄鐵，低合金灰鑄鐵，馬氏體不銹鋼。通過我們的實(shí)踐分析，我們可以依據(jù)膨脹系數(shù)可以對于閉口間隙的數(shù)據(jù)產(chǎn)生明顯的影響。在一般情況下，我們可以依據(jù)活塞環(huán)手冊上的相關(guān)數(shù)據(jù)來進(jìn)行活塞環(huán)閉口間隙的數(shù)值確定。

2.3 發(fā)動機(jī)活塞環(huán)側(cè)隙對于活塞環(huán)斷裂的影響分析

活塞環(huán)的側(cè)隙在活塞環(huán)安裝的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)讓活塞環(huán)在活塞環(huán)槽內(nèi)用手輕輕撥動是最為恰當(dāng)?shù)?。要確?；钊h(huán)可以自由轉(zhuǎn)動，不能夠被活塞環(huán)槽卡住，也不能出現(xiàn)上下晃動的情況。在進(jìn)行活塞環(huán)側(cè)隙的確定過程當(dāng)中，由于活塞環(huán)的側(cè)隙在日后的使用過程當(dāng)中會逐漸變小，而產(chǎn)生這個情況的主要原因是由于低質(zhì)量的燃料和不完全的燃燒產(chǎn)生了過多的剩余物質(zhì)導(dǎo)致側(cè)隙和閉口間隙之間的距離不斷縮小。這些廢棄物會直接堵塞活塞環(huán)的側(cè)隙導(dǎo)，致漏氣的情況出現(xiàn)。如果出現(xiàn)了廢棄物質(zhì)堵塞側(cè)隙的情況，就會使活塞環(huán)在異常的壓力下被卡死在活塞環(huán)槽內(nèi)，從而造成活塞環(huán)斷裂的情況。如果側(cè)隙設(shè)置得過大，那么活塞環(huán)會在活塞環(huán)槽內(nèi)進(jìn)行上下運(yùn)動，從而導(dǎo)致活塞環(huán)的敲擊作用加劇?；钊h(huán)側(cè)面和活塞環(huán)槽的側(cè)面磨損情況也會不斷加重，從而導(dǎo)致更多的潤滑油被吸進(jìn)了燃燒室當(dāng)中進(jìn)行燃燒，機(jī)油的消耗量不斷增大，最終導(dǎo)致活塞環(huán)斷裂。

減輕活塞環(huán)側(cè)隙對于活塞環(huán)使用的影響，我們要采用質(zhì)量較好的燃料。一般來說，我們要根據(jù)實(shí)際的情況對于活塞環(huán)道的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際的測量與分析，選擇最為合適的距離，減輕側(cè)隙對與活塞環(huán)使用的影響。

2.4 發(fā)動機(jī)活塞環(huán)背隙對于活塞環(huán)斷裂的影響分析

活塞環(huán)槽的深度在設(shè)定的過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)能將活塞環(huán)完美的裝在活塞環(huán)槽，而且要有一定的剩余。否則，如果出現(xiàn)了裝不下活塞環(huán)時，活塞環(huán)突出一小部分在活塞環(huán)外面的情況的話，強(qiáng)行進(jìn)行安裝會導(dǎo)致活塞環(huán)斷裂?；钊h(huán)槽的深度在設(shè)定過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)考慮到活塞環(huán)槽底部的圓角和內(nèi)部的倒角?；钊h(huán)背隙在設(shè)定的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)考慮到使用過程當(dāng)中活塞環(huán)熱膨脹情況，以及活塞環(huán)在運(yùn)動的過程當(dāng)中對于側(cè)推力方向的改變，避免出現(xiàn)活塞環(huán)與活塞環(huán)槽底的原發(fā)生碰撞的情況。如果活塞環(huán)的背隙距離設(shè)置的較小，那么會造成活塞環(huán)卡在環(huán)槽當(dāng)中的情況或者在正常工作溫度下，活塞的熱膨脹將活塞環(huán)向氣缸的壁產(chǎn)生擠壓，造成拉缸的情況，嚴(yán)重就會導(dǎo)致活塞環(huán)斷裂的情況出現(xiàn)。

為了減少發(fā)動機(jī)活塞環(huán)背隙對于活塞環(huán)熟的影響，我們要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行分析，選擇最為合適的活塞環(huán)背隙距離。

2.5 發(fā)動機(jī)活塞環(huán)使用過程中活塞環(huán)斷裂的影響因素分析

在活塞環(huán)安裝使用過后也容易出現(xiàn)活塞環(huán)的斷裂情況，最為主要的原因就是氣缸的磨損情況。如果氣缸的磨損比較嚴(yán)重，就容易導(dǎo)致活塞環(huán)的鍛煉。其次，如果活塞環(huán)的震動或者發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速過高的話，活塞環(huán)受到的慣性也會不斷增大，長期的超負(fù)荷運(yùn)行會使得活塞環(huán)出現(xiàn)斷裂的情況。為此，我們要重視發(fā)動機(jī)磨合期的使用情況，定時進(jìn)行維護(hù)，遵循車輛使用的規(guī)則，減少超負(fù)荷運(yùn)行的情況出現(xiàn)。此外，如果發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷不斷變大的話，活塞環(huán)會出現(xiàn)變形，導(dǎo)致活塞環(huán)在使用過程當(dāng)中極容易出現(xiàn)斷裂的情況。為此，我們在使用過程當(dāng)中要使用質(zhì)量較高的燃油和潤滑油。避免出現(xiàn)干摩擦或者半干摩擦的情況。在使用活塞逐漸的過程當(dāng)中，要確保工作溫度，避免拉缸的情況出現(xiàn)。上述幾個外界因素之外，活塞環(huán)的磨損也會導(dǎo)致活塞環(huán)的斷裂可能性加重。如果活塞環(huán)長期屬于過度磨損的狀況，那么在磨損次數(shù)最多的地方就容易出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂。為此我們要在活塞環(huán)出現(xiàn)斷裂情況之前就進(jìn)行預(yù)防，做好活塞環(huán)的清潔工作，避免出現(xiàn)鏜磨氣缸的情況，減少活塞環(huán)的磨損。

3 結(jié)束語

通過我們的一系列分析，我們發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)在使用過程當(dāng)中各個方面的因素都會影響活塞環(huán)的使用。如果某一個因素的在安裝過程當(dāng)中沒有重視起來，那么就很容易在日后的使用過程當(dāng)中出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂的情況。為此，我們要在出現(xiàn)問題之前就采用相對的預(yù)防措施，提高對于活塞環(huán)裝配過程的重視，減少活塞環(huán)斷裂的情況出現(xiàn)。如果出現(xiàn)了活塞環(huán)斷裂的情況一定要及時的進(jìn)行調(diào)整，減少人們生命安全和財(cái)產(chǎn)安全的損失。