摘要：活塞環(huán)在發(fā)熱高壓和高速的要素下作業(yè)，第一道活塞環(huán)的工作要素最為困難低噪音發(fā)電機組，長久以來，活塞環(huán)一直是發(fā)電機上使用年限最短的零件。 活塞環(huán)工作時受到氣缸中過熱高壓燃氣的功用，溫度很高，第一道活塞環(huán)的溫度高達600K；活塞環(huán)在汽缸內(nèi)隨活塞一起作高速運動，加上發(fā)燙下機油可能變質(zhì)，使環(huán)的潤滑因素變壞，難以保證良好的潤滑，如果操作、維護及裝配“非法”，常造成活塞環(huán)事故，直接影響柴油發(fā)電機的使用可靠性和壽命。

　　      由兩個活塞環(huán)疊合在一起構(gòu)造的組合式活塞環(huán)，兩活塞環(huán)的各自截面分別為梯形，其斜面處疊合后的整體截面為方形，兩活塞環(huán)的開口錯位疊合；其一表面鍍鉻解除改善耐磨性能，另一個因為不斷損傷且可補償磨損造成的側(cè)隙變化，從而延遲活塞環(huán)的使用壽命。

　　      活塞環(huán)的組合構(gòu)成如圖1所示，在強化發(fā)電機中特別重要，一般要求如下：

　?。?）第一環(huán)要加倍強化活塞環(huán)的常見磨損形式、間隙和彈力檢查手段，由于它工作因素最差，對竄氣、竄油均有重大影響。第一環(huán)要求預防發(fā)生逆倒角的狀況。

　　（2）中間環(huán)的狀況在二沖程和四沖程柴油發(fā)電機中是不同的。二沖程柴油發(fā)電機的第二環(huán)，甚至全部壓縮環(huán)與第一環(huán)都是相似的。這是由于二沖程的活塞環(huán)經(jīng)過氣口時，工作因素不利。四沖程柴油發(fā)電機的第二環(huán)的作業(yè)條件不很厲害，尺寸多較第一環(huán)薄一些。在高速發(fā)電機上具體還是防竄油的作用，端面要求貼合承壓，為此，多要求扭曲環(huán)，對高增壓高平均有效壓力的發(fā)電機上，第二環(huán)有采用高強度材料的趨向。

　?。?）在目前強化發(fā)電機中不論油環(huán)、或壓縮環(huán)，均要起密封和刮油雙重功能，所以在組合時要考慮它們之間的配合。

　　      不一樣構(gòu)成和功用的活塞環(huán)通過適當?shù)慕Y(jié)合，裝配在活塞各環(huán)槽內(nèi)，以適應不一樣的功能。活塞環(huán)數(shù)目實際上是按照發(fā)電機的型式，缸徑大小和轉(zhuǎn)速高低等不一樣情況來確定。

　　      四沖程發(fā)電機，有壓縮環(huán)（氣環(huán)）和油環(huán)。絕大多數(shù)都放在活塞銷座以上的位置，壓縮環(huán)在上，油環(huán)在下。有時為了加強刮油效果，也常把一個油環(huán)放在活塞銷座以下的裙部上。氣環(huán)在自由狀態(tài)下的外圓直徑略大于汽缸直徑，隨活塞裝入氣缸后便發(fā)生彈力而緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面，使氣體無法從活塞環(huán)外圓表面與缸壁之間通過，因而當少量氣體竄入環(huán)槽內(nèi)，形成背壓力作用在活塞環(huán)的背面，加強了第一密封面的密封用途。同時，將活塞環(huán)向下壓緊環(huán)槽下端面，形成第二密封面，使其密封性能顯著增強(圖2)。汽缸內(nèi)的燃氣漏入機油盤的主要通路是活塞環(huán)的切口。一般將2～3道氣環(huán)的切口相互錯開形成“迷宮式”封氣裝置，用以對汽缸中的高壓燃氣進行高效的密封。

　　      環(huán)肩（岸）厚度就是活塞環(huán)徑向厚度，在鋁合金活塞中大都和活塞環(huán)的高度相等，如圖3所示。在鑄鐵或鋼活塞中取值1～1.2mm，高速發(fā)電機一般為3～5mm。為保證活塞環(huán)槽間隙壁的靜力強度和疲勞強度，環(huán)肩槽根部的圓角半徑R不應小于0.4～0.5mm?；钊h(huán)槽隔壁的外圓邊沿圓角R=0.2～0.3mm?；钊h(huán)背上必須制出倒角(1.2～0.4)mm×45°，以保證和環(huán)槽的正確配合。

　　      油氣環(huán)具有雙重作用，一般按氣環(huán)購買背隙。背隙位置如圖4所示。

　　      刮油環(huán)與氣環(huán)通常按相同的側(cè)面間隙，側(cè)隙位置如圖4所示。

　　      鋁合金活塞的環(huán)槽，特別是第一環(huán)槽，因為承受發(fā)熱高壓氣體的用途，其材料硬度顯著減小，變得不耐磨。為了提高環(huán)槽的耐磨性，可在第一環(huán)槽（有時包括第二環(huán)槽）上鑲嵌上各種形狀的耐熱護圈。為了防止環(huán)槽鑲?cè)υ谶\動時產(chǎn)生松動，以及防止中間發(fā)生龜裂、剝落，要求使用熱膨脹系數(shù)與合金相近的材料。一般采用鎳奧氏體鑄鐵或錳奧氏體鑄鐵。

　　      環(huán)槽護圈大部分都用于鑄鋁活塞中。通常應用A1-Fin法的結(jié)合工藝，其工藝步驟是：將環(huán)槽護圈噴丸、清潔、去油跡銹斑及烘干后，放入加熱鋁槽中滲鋁，滲鋁厚度約為0.001～0.005mm，然后放在鋁活塞鑄模中與鋁活塞一起澆鑄。預先滲鋁，使護圈和活塞材料依靠互相擴散形成金屬分子結(jié)合（中間層系多種化合物，其主體為FeAl，中間層厚度約為0.02～0.03 mm），預防兩種金屬接合面剝離。

　　      采用鑄鋁活塞的強化柴油發(fā)電機，也可以采用護圈，但需將護圈表面做得粗糙，形成許多坑，以使活塞在鋁合金和護圈之間形成牢固的機械結(jié)合。缸徑大于100mm的高速柴油發(fā)電機已被廣泛采用，環(huán)槽壽命可提升3～10倍。

　　      活塞環(huán)上下端面與環(huán)槽的損傷較小，單側(cè)或在圓周面上有厚度不均勻磨耗；活塞環(huán)滑動面上因粘著磨損而發(fā)生縱向劃痕；活塞環(huán)與活塞頂部有竄氣的痕跡。

　　      活塞在汽缸中的位置不正。其主要危害要素有：新機或大修后的柴油發(fā)電機磨合不足；汽缸套因受熱不均而局部變形以及氣缸套裝入機體位置不正；連桿彎曲、扭曲嚴重；主軸軸向間隙過量等。

　　      活塞環(huán)上下端面有周向劃傷且損傷嚴重，活塞環(huán)發(fā)烏；滑動面四周有細小的縱向劃痕；油環(huán)及活塞環(huán)槽回油孔周圍有大量油泥。

　　      造成活塞環(huán)過度磨耗的直接原由是運轉(zhuǎn)管理以及保養(yǎng)、維保不當。具體影響要素有：空氣過濾器濾清質(zhì)量差；潤滑油類型不合要求、嚴重污染，潤滑不好；燃料中有水或雜質(zhì)較多；噴油嘴噴油質(zhì)量差；柴油發(fā)電機經(jīng)常在大負載、低溫狀態(tài)下工作。

　　      活塞環(huán)單側(cè)或周向接觸面上有縱向溝槽；接觸面產(chǎn)生金屬剝離以及縱向大面積嚴重劃傷移動發(fā)電機組。工作面擦傷與粘環(huán)現(xiàn)狀往往同時存在。

　　      造成活塞環(huán)擦傷的直接因由是活塞環(huán)與氣缸間的油膜遭到破壞，具體影響條件有：活塞與汽缸配合間隙過??；柴油發(fā)電機長期在發(fā)熱狀態(tài)下工作；裝配汽缸套或緊定缸蓋的步驟錯誤而致使氣缸套變形；潤滑油不足或污染嚴重；柴油發(fā)電機不正常燃燒。  

　　      第一道氣環(huán)以及油環(huán)斷裂較多；活塞環(huán)作業(yè)面有條紋狀拉痕狀況；斷口經(jīng)常發(fā)生在開口兩側(cè)的高位區(qū)。

　　      造成活塞環(huán)斷裂有環(huán)本身品質(zhì)的起因，也有其他原因。詳細影響要素有：柴油發(fā)電機作業(yè)過熱，因熱膨脹引起開口端相碰造成折斷；過大磨耗、偏磨；選用的機油粘度過小或過量；活塞環(huán)選配、裝配舉措不準確；活塞環(huán)與汽缸之間的配合間隙過小。

　　      活塞環(huán)與活塞環(huán)槽處有大量的油泥、積炭和膠質(zhì)、活塞環(huán)滑動面上呈現(xiàn)擦亮的光澤；活塞環(huán)彈力不足，尤其是氣環(huán)更為嚴重；活塞環(huán)滑動面上有縱向嚴重劃痕。

　　      造成粘環(huán)的直接原因是活塞環(huán)被油泥堆積物、積炭黏結(jié)、以及活塞環(huán)變形卡滯所致，其主要影響要素有；活塞環(huán)及環(huán)槽嚴重變形，活塞環(huán)側(cè)隙、背隙過小，使環(huán)卡死在環(huán)槽內(nèi)；柴油發(fā)電機過熱或經(jīng)常超載作業(yè)，使?jié)櫥桶l(fā)生高溫膠質(zhì)；潤滑油污染嚴重、潤滑油品質(zhì)差、潤滑油上竄；噴油咀噴油質(zhì)量差及經(jīng)常爆燃等。

　　      活塞環(huán)的三隙是指端隙、側(cè)隙和背隙。通常來講，活塞環(huán)的三隙是上環(huán)大于下環(huán)，柴油發(fā)電機環(huán)大于柴油機環(huán)。在查看活塞環(huán)的三隙前，應先查看其包裝情況以確定其裝配的部位，因為有的發(fā)電機的活塞環(huán)是以包裝的紙色標記辨認，有的則以每一缸的活塞環(huán)按順序包裝，即使構(gòu)造相同的活塞環(huán)也無法弄混，因為環(huán)的裝配位置不一樣，其三隙也不相同。

　　      活塞環(huán)端隙是指活塞環(huán)置于的氣缸內(nèi)，在環(huán)的開口處呈現(xiàn)的間隙，也就開口間隙。端隙過度，危害汽缸的密封性；端隙過小，活塞環(huán)受熱膨脹易卡死在氣缸內(nèi)。檢測辦法有兩種，詳細如下：

　　（1）如圖5所示，將活塞環(huán)從柴油發(fā)電機汽缸內(nèi)拆除出來，然后用游標卡尺兩卡爪分別卡在活塞環(huán)兩端口進行測定。

　?。?）檢測活塞環(huán)端隙時，用活塞將活塞環(huán)推入氣缸內(nèi)，使活塞環(huán)的平面與氣缸口面平行，然后用塞尺測量活塞環(huán)的端隙，如圖6所示。若端隙大于規(guī)定值，應另選活塞環(huán)；若小于規(guī)定值，可對環(huán)口一端加以銼修。銼削時應注意只能銼修一端環(huán)口，環(huán)口應平整，并應邊銼邊量。然后去掉毛刺，以避免刮傷汽缸。

　　      活塞環(huán)側(cè)隙即活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的上下間隙靜音發(fā)電機。側(cè)隙過大將危害活塞環(huán)的密封用途；過小則可能使活塞環(huán)卡死在環(huán)槽內(nèi)，造成拉缸情形。檢查時，將活塞環(huán)放入環(huán)槽內(nèi)，用塞尺按圖7所示的對策檢測。其經(jīng)驗途徑是∶活塞環(huán)在其槽內(nèi)，能沿槽轉(zhuǎn)動自如，且無松曠感覺為宜。側(cè)隙過量需重新更換；側(cè)隙過小，可將活塞環(huán)放在平板的砂布上研磨。

　　      活塞環(huán)背隙是指活塞環(huán)裝入汽缸后，活塞環(huán)背面與活塞環(huán)槽底部之間的間隙。為了測量方便，一般以槽深和環(huán)寬之差表示。背隙的作用是建立背壓，儲存積炭和預防活塞工作時膨脹過度擠斷活塞環(huán)而設(shè)置的。測定時，將環(huán)落入環(huán)槽底，再用深度游標卡尺測出環(huán)外圓柱面沉入環(huán)岸的數(shù)值，該值通常為0～0. 35mm。背隙過小，應更換活塞。

　　      檢修活塞環(huán)平面度詳細靠目測，可持高倍放大鏡觀測活塞環(huán)的上、下平面（尤其是下平面）是否與活塞環(huán)槽有均勻貼合的印跡。如貼合極不均勻，存在明顯斷線或有斷斷續(xù)續(xù)現(xiàn)象，應予更換。若因素具備，可將活塞環(huán)放置在玻璃板上，持磁性百分表測頭擱置在活塞環(huán)一平面上。百分表不動，將活塞環(huán)作順時針或逆時針方向的緩慢轉(zhuǎn)動，此時注意觀察百分表指針的數(shù)值，若在0.02 mm以內(nèi)，基本合格。倘若超過0.03 mm，則說明活塞環(huán)翹曲嚴重，是活塞環(huán)與環(huán)槽接觸不均勻的主要原因，可在平板上研磨或更替新環(huán)。

　　      彈力測定儀由測量缸，被測活塞環(huán)，千分表，觸頭，觸針，外加載荷，觸針支架構(gòu)成，其特點是被測活塞環(huán)裝配在測量缸內(nèi)，且被測活塞環(huán)的兩個斷面垂直測定缸的內(nèi)圓面，觸頭與千分表構(gòu)造一體，觸頭靠住被測活塞環(huán)的內(nèi)圓面，以能加減載荷的觸針靠住被測活塞環(huán)的外圓，一旦觸頭受被測活塞環(huán)內(nèi)圓面擠壓時千分表指針會擺動，此時在保持被測活塞環(huán)的變位量為定值的條件下，檢測外加載荷的大小即表示被測活塞環(huán)上該點彈力的大小。

　　      沒有專用檢測儀測定環(huán)彈力時靜音發(fā)電機組，可將在用活塞環(huán)（或新環(huán)）握在手掌心，并反復向里握，使環(huán)的兩端口靠近數(shù)次后，如其自由開口間隙與試驗前對比沒有變化，即可判斷合格。若相差10％以上，說明其彈力下降，應替換。

　　      活塞環(huán)是柴油發(fā)電機的關(guān)鍵零配件之一，密封功能是活塞環(huán)的功用之一，密封不好發(fā)生燃油泄漏，引起壓縮不足，動力不佳，引起熱動力下降，嚴重情況下漏氣破壞了缸套與活塞之間的油膜，使之干摩擦易致使發(fā)電機拉缸事故，而活塞環(huán)間隙是影響活塞環(huán)密封程度好壞的關(guān)鍵條件之一，因此控制合理的活塞環(huán)的間隙是非常重要的。

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