- 新聞動態(tài)
康明斯客戶服務(wù)熱線
13600443583摘要：活塞環(huán)的密封功用能夠減小氣缸和活塞之間的熱量傳輸，提升柴油發(fā)電機(jī)的熱效率。在活塞的工作過程中，燃燒室內(nèi)的高溫氣體會通過活塞向汽缸壁傳遞熱能，致使活塞和汽缸壁的溫度升高。而活塞環(huán)能夠作為熱傳導(dǎo)路徑的一部分，將部分熱量傳遞到氣缸壁，從而減少活塞的熱量負(fù)載，降低活塞的溫度。這樣不僅可以減小活塞的熱脹冷縮，提高密封性能，還能夠減小活塞的摩擦和磨損，延長活塞環(huán)的使用壽命低噪音發(fā)電機(jī)組。為了改善活塞環(huán)的作業(yè)因素，使活塞環(huán)與氣缸更好地走合，有些活塞環(huán)采用了不同的斷面，在安裝時要特別注意。活塞環(huán)與活塞一樣，分標(biāo)準(zhǔn)尺寸和加大尺寸的，在選擇時環(huán)的尺寸級別應(yīng)與活塞的尺寸級別一致。
根據(jù)活塞環(huán)的作用和工作要素，活塞環(huán)的設(shè)計應(yīng)滿足如下要求：
活塞環(huán)設(shè)計采用彈性彎曲理論，綜合考慮環(huán)裝入活塞的張開應(yīng)力和環(huán)在氣缸中的工作應(yīng)力。根據(jù)這些應(yīng)力的最佳比例和環(huán)材料的強(qiáng)度和彈性模量靜音柴油發(fā)電機(jī)，實(shí)際環(huán)的自由狀態(tài)開口距離為2.5～3.5倍的環(huán)徑向厚度，環(huán)直徑/徑向厚度之比在22～34之間。
氣環(huán)的設(shè)計原則，對于油環(huán)完全適用。設(shè)置油環(huán)的作用就是刮下缸壁上多余的機(jī)油，使缸壁上留下一層均勻分布的機(jī)油油膜，保證機(jī)器可靠工作。布置油環(huán)時應(yīng)考慮到清除活塞環(huán)的“泵油用途”，詳細(xì)策略是：
?。?）降低油環(huán)和活塞環(huán)槽之間的端面間隙，使泵入活塞環(huán)和環(huán)槽空間的機(jī)油量減至最少，一般油環(huán)端面間隙為第一道氣環(huán)端面間隙的1/3～1/2。
?。?）油環(huán)對缸壁的徑向壓力應(yīng)比氣環(huán)要高，一般為0.3～0.4MPa甚至更高。這是由于油環(huán)基本上沒有環(huán)背壓力幫助密封，它的密封材料性能靠自身彈力的用途，這在設(shè)計和制造時要加以考慮。
?。?）油道應(yīng)光滑以保證回油暢通。例如在油孔或油槽處涂復(fù)聚四氟乙烯，這種材料摩擦系數(shù)小，附著雜質(zhì)能力低，可避免雜質(zhì)堵塞油道。
活塞環(huán)通常由鋼材制成，具有高強(qiáng)度和耐損傷的優(yōu)點(diǎn)?；钊h(huán)的結(jié)構(gòu)包括上環(huán)、中環(huán)和下環(huán)，它們分別裝配在活塞環(huán)槽的不一樣位置。上環(huán)位于活塞環(huán)槽的最上方，中環(huán)位于上環(huán)和下環(huán)之間，下環(huán)位于活塞環(huán)槽的最下方。活塞環(huán)布局方法如圖1所示。
上環(huán)是活塞環(huán)中最重要的環(huán)之一，它負(fù)責(zé)密封燃燒室和汽缸之間的空間靜音發(fā)電機(jī)組，預(yù)防燃?xì)庑孤?。上環(huán)的內(nèi)側(cè)與活塞接觸，外側(cè)與汽缸壁接觸，通過與氣缸壁之間的摩擦力來實(shí)現(xiàn)密封作用。上環(huán)的設(shè)計通常采用多個溝槽和孔，以增加其密封性能。
中環(huán)位于活塞環(huán)的中間位置，起到輔助密封的用途。它的規(guī)劃與上環(huán)類似，但尺寸較小。中環(huán)的詳細(xì)作用是減少上環(huán)與下環(huán)之間的油膜厚度，提升密封性能。同時，中環(huán)還能夠避免活塞與汽缸之間的直接接觸，降低摩擦和損傷。
下環(huán)位于活塞環(huán)槽的最下方，主要負(fù)責(zé)潤滑和密封。下環(huán)通常具有較大的溝槽和孔，以便吸收和儲存潤滑油。下環(huán)與活塞環(huán)槽之間的空隙可以通過潤滑油來保持潤滑，減少摩擦。下環(huán)的布置還需要考慮到其與上環(huán)和中環(huán)之間的協(xié)調(diào)配合，以確保整個活塞環(huán)的密封性能。
除了上環(huán)、中環(huán)和下環(huán)之外，活塞環(huán)還包括側(cè)向密封環(huán)和油控環(huán)。側(cè)向密封環(huán)位于活塞環(huán)的兩側(cè)，用于密封活塞與氣缸之間的側(cè)向空隙。油控環(huán)位于上環(huán)和中環(huán)之間，用于控制潤滑油的供給和排出，以保持正常的潤滑和密封效果。
氣環(huán)的基礎(chǔ)斷面形狀是矩形，如圖2所示。矩形環(huán)易于制造靜音發(fā)電機(jī)，運(yùn)用廣泛，但其磨合性比較差，無法滿足柴油發(fā)電機(jī)日益強(qiáng)化的要求。這種普通的壓縮環(huán)可隨意安裝在氣環(huán)槽內(nèi)。
錐面環(huán)構(gòu)造如圖3所示。這種環(huán)的作業(yè)表面制成0.5°~0.8°的錐角，使環(huán)的作業(yè)表面與缸壁的接觸面減輕，可以較快地磨合。錐角還兼有刮油的用途。但錐面環(huán)的損傷較快，影響使用年限。裝配時有棱角的一面朝下。
扭曲環(huán)構(gòu)成如圖4所示。扭曲環(huán)的內(nèi)圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分，形成臺階形斷面。這種斷面內(nèi)外不對稱，環(huán)裝人汽缸受到壓縮后，在不對稱內(nèi)力的功用下，出現(xiàn)明顯的斷面傾斜，使環(huán)的外表面形成上小下大的錐面。這就減小了環(huán)與缸壁的接觸面積，使環(huán)易于磨合，并具有向下刮油的用途。而且環(huán)的上下端面與環(huán)槽的上下端面在相應(yīng)的地方接觸，既增加密封性，又可避免活塞環(huán)在槽內(nèi)上下竄動而造成泵油和磨耗。這種環(huán)目前使用較廣泛。安裝扭曲環(huán)時，必須注意其上下方向，不能裝反，內(nèi)切口要朝上，外切口要朝下。
在一些熱負(fù)載較大的柴油發(fā)電機(jī)上，為了提高氣環(huán)的抗結(jié)焦能力，常采用梯形環(huán)，如圖5所示。這種環(huán)的端面與環(huán)槽的配合間隙隨活塞在側(cè)向力作用下作橫向擺動而改變，能將環(huán)槽中的積炭擠碎，避免活塞環(huán)結(jié)膠卡住。這種環(huán)同普通氣環(huán)一樣可隨意裝配活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、位置布局和質(zhì)量選配舉措。
桶面環(huán)結(jié)構(gòu)如圖6所示。它的工作表面呈凸圓弧形，其上下方向均與氣缸壁呈楔形，易于磨合低噪音發(fā)電機(jī)組，潤滑性能好，密封性強(qiáng)。這種環(huán)已普遍用于強(qiáng)化柴油發(fā)電機(jī)上。這種環(huán)同普通的壓縮環(huán)一樣，可隨意裝配在氣環(huán)槽內(nèi)。
活塞環(huán)的選配以氣缸的修理尺寸為依據(jù)，同一臺柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)選取與氣缸和活塞修理尺寸等級相同的活塞環(huán)。為確?；钊h(huán)與活塞環(huán)槽、汽缸壁的良好配合，在選配活塞環(huán)時，應(yīng)進(jìn)行活塞環(huán)的彈力檢查。活塞環(huán)的彈力是保證氣缸密封性的詳細(xì)因素之一?；钊h(huán)的彈力是建立背壓的首要條件，也是保證氣缸密封性的必要要素。彈力過量使環(huán)的損傷加?。粡椓^弱， 汽缸密封性能變差，燃料消耗增加，積炭嚴(yán)重。
檢驗(yàn)活塞環(huán)的彈力是指活塞環(huán)的端隙達(dá)到規(guī)定值時功能在活塞環(huán)上的徑向力?；钊h(huán)的彈力是建立背壓的首要因素，也是保證汽缸密封性的必要因素。彈力過大使環(huán)的損傷加劇;彈力過小，氣缸密封性變差，引起燃料和潤滑油消耗增加，燃燒室積炭嚴(yán)重，柴油發(fā)電機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性降低。
活塞環(huán)的彈力檢查如圖7所示。檢查時，把活塞環(huán)置于施壓架5和彈力檢驗(yàn)儀底座1之間，使活塞環(huán)的開口間隙放置在水平位置
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
【技術(shù)資料擴(kuò)展】
靜音發(fā)電機(jī)組知識分享：
電機(jī)安裝完畢后在試車時，若發(fā)現(xiàn)振動超過規(guī)定值的數(shù)值，應(yīng)從哪些方面去找原因？
答：從以下去找原因：
轉(zhuǎn)子平衡未核好；
轉(zhuǎn)子平衡快松動；
轉(zhuǎn)軸彎曲變形；
聯(lián)軸器中心未核正；
底腳螺釘松動；
安裝地基不平或不堅實(shí)。，沿秤桿移動活動量塊，使活塞環(huán)開口間隙壓縮至標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，此時，可由量塊在秤桿上的位置讀出作用于活塞環(huán)上的力，即為活塞環(huán)的彈力。彈力應(yīng)符合各機(jī)型的規(guī)定要求。
活塞環(huán)漏光查驗(yàn)旨在檢驗(yàn)活塞環(huán)外圓表面與汽缸壁的接觸與密封程度，其目的是防止漏光度過大使活塞環(huán)與氣缸壁的接觸面積減小低噪音發(fā)電機(jī)組，造成漏氣和竄油隱患。檢查舉措是將活塞環(huán)平放在氣缸內(nèi)，在活塞環(huán)的下邊放一個發(fā)光的燈泡，活塞環(huán)上面放一塊蓋板，蓋住環(huán)的內(nèi)圓，如圖8所示。漏光縫隙通常不得超過0.03mm。漏光弧長在圓周上一處不得大于30°，同一環(huán)上的漏光長度總和不超過60°，在環(huán)端開口處左右30范圍內(nèi)不允許有漏光現(xiàn)狀。
除上述作用外，活塞環(huán)還具有導(dǎo)熱功能，能夠快速將活塞上部的熱量傳遞到活塞環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)活塞上、下部的溫度均衡?；钊?、下部的溫度均衡能夠減輕活塞的熱應(yīng)力，預(yù)防因溫度差異導(dǎo)致的活塞變形和破裂，提高活塞的使用年限。目前，作為改進(jìn)柴油發(fā)電機(jī)用活塞環(huán)等滑動部件的耐磨耗性及抗劃性的舉措，例如，在柴油發(fā)電機(jī)用的活塞環(huán)中，在其滑動面實(shí)施PVD被膜或氮化處理層等表面解決。這些表面處理中，特別是PVD被膜呈現(xiàn)優(yōu)異的耐磨損性，因此，作為對在嚴(yán)苛的運(yùn)行條件下使用的活塞環(huán)進(jìn)行的表面處理被廣泛地實(shí)際運(yùn)用。