尚星良

摘要：活塞又被稱之為內(nèi)燃機的心臟，其是內(nèi)燃機的重要組成部分，且由于活塞常在高溫以及高壓的燃氣作用下，進行高速的往復(fù)運動，其需要長時間承受高溫高壓的負荷。而活塞在內(nèi)燃機中具有十分重要的作用，但由于其實際工作的條件惡劣，極易在工作過程中出現(xiàn)故障，嚴重影響實際的工作進展?；钊鳛楦鱾€發(fā)動機內(nèi)的關(guān)鍵零件，其需要承受較大跌打燃氣作用，并為主體提供運動動力，進而完成發(fā)動的作用。所以，針對活塞發(fā)生故障問題進行分析，并發(fā)現(xiàn)實際的發(fā)生原因，具有較高的價值。

關(guān)鍵詞：活塞;故障問題;原因

中圖分類號：TK4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0133-02

0? 引言

通?；钊且粋€圓柱形物體，其根據(jù)各個發(fā)動機的工作要求以及工作條件不同，其實際的組成構(gòu)造也存在著顯著的不同之處，且種類較為繁多。通常活塞常是由頭部、活塞銷座以及裙部共同組成。并且，活塞作為內(nèi)燃發(fā)動機的主要運動鋁制零件，發(fā)動機內(nèi)與任意一個與活塞相關(guān)的部位或者工作條件出現(xiàn)故障問題，都會導(dǎo)致活塞受到損害或發(fā)生碎裂的情況。因此，發(fā)動機存在的故障常會直接反應(yīng)在活塞上。因此，本文將主要針對活塞故障問題以及原因進行分析，幫助大家根據(jù)實際情況合理處理。

1? 活塞拉缸

活塞、活塞銷與活塞環(huán)在發(fā)動機的氣缸內(nèi)進行相對運動時，常會由于部分因素發(fā)生干擦的情況，導(dǎo)致活塞與缸套出現(xiàn)拉毛的情況[1]。當(dāng)干擦、拉毛發(fā)展為一定程度的時候，氣缸的表面會出現(xiàn)金屬熔著，且發(fā)動機常會發(fā)出輕微的敲缸聲音。當(dāng)此種情況十分嚴重時，活塞與氣缸的表面都會出現(xiàn)溝槽或者活塞與汽缸套出現(xiàn)抱死的情況。拉缸作為一種十分常見的問題，需要加大預(yù)防力度，而其實際的發(fā)生因素較多，常包含以下幾個方面：

1.1 配缸間隙

當(dāng)配缸間隙較大的時候，活塞在實際運動的過程中，常會出現(xiàn)偏擺的情況，且在往復(fù)運動時碰撞缸套，進而損壞潤滑油膜，出現(xiàn)干摩擦的情況，最終拉缸。而配缸間隙比較小的時候，潤滑油也無法形成完整的潤滑油膜對缸套進行保護，活塞與其出現(xiàn)干摩擦，極易導(dǎo)致活塞裙部出現(xiàn)拉缸現(xiàn)象[2]。

1.2 發(fā)動機冷卻

當(dāng)發(fā)動機內(nèi)的冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)異常，無法對其產(chǎn)生冷卻作用的時候，極易導(dǎo)致發(fā)動機的溫度較高，潤滑油隨之變稀或失去原本的功效。此時，潤滑油無法形成潤滑油膜，進而發(fā)生干擦，且與配缸間隙較小時一樣，均導(dǎo)致活塞裙部發(fā)生拉缸。

1.3 潤滑油

當(dāng)發(fā)動機選擇的潤滑油不當(dāng)時，不能對其形成潤滑油膜，或潤滑油膜極易出現(xiàn)破裂，發(fā)生干擦，活塞裙部拉缸。

1.4 其他

當(dāng)裝配活塞不當(dāng)?shù)臅r候，像將銷孔偏心的活塞反向安裝，且裝配清洗的力度不夠，其沒有清洗干凈，都會導(dǎo)致活塞裙部出現(xiàn)拉缸情況。此外，對發(fā)動機的“三濾”進行維護不恰當(dāng)或者失效，一些異物進入氣缸內(nèi)部，極易出現(xiàn)活塞裙部拉缸的情況[3]。另外，發(fā)動機超過原本的負荷程度進行運作，或者調(diào)整的不恰當(dāng)，極易出現(xiàn)發(fā)動機爆震或者爆燃等情況，顯著升高氣缸溫度，致使活塞頭部拉缸。當(dāng)活塞環(huán)發(fā)生折斷、活塞銷卡簧掉落、活塞銷竄出或者活塞環(huán)發(fā)生傾斜的運動時，都會在拉傷缸套的同時，導(dǎo)致活塞發(fā)生拉傷的情況。

2? 環(huán)岸斷裂

活塞環(huán)岸主要是從槽底過度到圓弧部位出現(xiàn)斷裂，且常發(fā)生的活塞主推里面的一側(cè)：發(fā)動機實際燃燒不好的時候，極易導(dǎo)致環(huán)槽內(nèi)蓄積碳增多，進而誘發(fā)活塞環(huán)出現(xiàn)粘著，且活塞環(huán)的開口一端出現(xiàn)上下震動的情況，進而與活塞環(huán)岸出現(xiàn)撞擊情況，最終導(dǎo)致環(huán)岸發(fā)生斷裂?；钊h(huán)與環(huán)槽之間的間隙較大，極易在實際工作中出現(xiàn)顫震或者撞擊的情況，進而發(fā)生活塞環(huán)岸斷裂的情況[4]?；钊麡?gòu)成材料不合格，且材料的強度無法滿足設(shè)計的標準，致使活塞環(huán)岸極易出現(xiàn)疲勞斷裂的情況。通常這一情況下，活塞的斷裂部位常會出現(xiàn)顯著的鑄造缺陷，但活塞表面并不會出現(xiàn)高溫變色的情況。當(dāng)發(fā)動機異常的時候，其實際溫度顯著升高，致使活塞環(huán)岸的強度顯著下降，活塞環(huán)岸受力作用較大的主推面常會出現(xiàn)斷裂的情況。當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)超負荷運作之后，活塞環(huán)岸強度降低的同時，活塞環(huán)與活塞環(huán)槽之間的碰撞力度顯著增大，極易導(dǎo)致活塞環(huán)岸發(fā)生疲勞斷裂。當(dāng)發(fā)動機缸套發(fā)生磨損出臺階的時候，臺階部位極易與第一環(huán)出現(xiàn)碰撞，進而誘發(fā)活塞環(huán)岸損壞的情況[5]。

3? 活塞頂面與氣門或缸蓋出現(xiàn)撞擊

發(fā)動機氣門與缸蓋之間的凹陷數(shù)值無法實現(xiàn)規(guī)定要求，或者氣門之間的間隙出現(xiàn)變化的時候，極易導(dǎo)致氣門顯著下降的情況，最終出現(xiàn)氣門撞擊活塞頂面的情況。對活塞齒輪進行調(diào)整出現(xiàn)誤差的時候，極易導(dǎo)致配氣相位不準的時候。當(dāng)活塞以及氣門二者在實際運動的時候，極易出現(xiàn)相互干涉的情況，導(dǎo)致活塞頂面與氣門之間發(fā)生撞擊的情況。當(dāng)凸輪軸與軸套之間的間隙較大的時候，極易導(dǎo)致相對的位置被曲軸正時齒輪顯著升高，進而加大氣門下移的距離，極易出現(xiàn)氣門撞擊活塞的頂面的情況。曲軸經(jīng)過磨削之后的回旋半徑誤差較大的時候，會增加活塞的運動行程，導(dǎo)致活塞頂面與氣門或者缸蓋出現(xiàn)撞擊的情況。當(dāng)軸瓦與軸頸、活塞銷與銷座以及活塞銷連接小頭襯套之間的間隙較大的時候，極易讓活塞與缸蓋或氣門由于慣性出現(xiàn)撞擊的情況[6]?；钊M行反向的安裝，且避氣門穴與氣門的實際位置不符，極易出現(xiàn)氣門對活塞頂面發(fā)生撞擊的情況。當(dāng)氣門的彈簧發(fā)生斷裂情況，且氣門無法正常回位的時候。

4? 擋圈槽損壞

擋圈槽損壞具體指的是活塞擋圈槽的外側(cè)位置出現(xiàn)了裂紋現(xiàn)象或者斷裂的現(xiàn)象，引起擋圈槽損壞的原因主要包括以下四點：第一點，在連桿彎曲作用的影響下，會給予活塞銷一定的推進力，進而使得活塞銷開始向著擋圈槽外部持續(xù)推進，給擋圈槽造成了一定的損傷。第二點，活塞銷剛性水平不符合標準的時候，會導(dǎo)致其彎曲量超過原有的承受范圍，在活塞銷端面位置的推力會對擋圈進行反復(fù)的作用，進而引發(fā)損傷。第三點，當(dāng)缸套、活塞銷等不同零件出現(xiàn)問題時，均有可能會使得卡簧槽的外側(cè)受到撞擊作用而斷裂。第四點，如果活塞銷裝配溫度不夠，或者裝配的過程中方法不合理，均有一定的可能會導(dǎo)致?lián)跞Σ蹞p壞，使其外側(cè)出現(xiàn)裂紋[7]。

5? 活塞燒灼

當(dāng)出現(xiàn)活塞燒灼的問題之后，活塞的表面會出現(xiàn)梨樹皮狀的紋路，顏色為暗灰色，出現(xiàn)燒灼問題的主要原因包括五點：第一點，在對發(fā)動機噴油提前角進行調(diào)整的過程中出現(xiàn)了誤差，導(dǎo)致活塞出現(xiàn)非常態(tài)的燃燒現(xiàn)象，進而導(dǎo)致活塞的頂部會出現(xiàn)各種因燒灼而形成的小凹坑，或者環(huán)岸邊緣燒灼問題。如果爆震控制不合適也會引起該問題的出現(xiàn)。第二點，當(dāng)噴油器無法正常工作的時候容易導(dǎo)致發(fā)動機出爆震的問題，活塞的頂面也會因此出現(xiàn)燒灼現(xiàn)象和裂紋問題，如果較為嚴重，甚至?xí)霈F(xiàn)擊穿的問題。第三點，噴油嘴無法正常工作的過程中會使燃油出現(xiàn)霧化問題，因此而產(chǎn)生的二次噴射現(xiàn)象、滴油現(xiàn)象，會使得活塞的溫度上升，因過熱導(dǎo)致燒蝕現(xiàn)象。第四點，發(fā)動機散熱功能較差，或發(fā)動機燃燒之后溫度急劇上升，熱量無法及時散發(fā)出去也會引起活塞燒灼。第五點，活塞本身在生產(chǎn)過程中沒有使用合格的材料進行制作，會導(dǎo)致活塞材料內(nèi)的化學(xué)成分異常，金相組織不符合有關(guān)標準[8]。

6? 環(huán)槽磨損

活塞環(huán)會在環(huán)槽中進行持續(xù)性的上下沖擊運動，進而導(dǎo)致活塞環(huán)槽的平面以及側(cè)面出現(xiàn)了碰撞和摩擦的現(xiàn)象，而第一環(huán)槽受到的磨損程度最大，從該環(huán)槽向下不斷減輕，部分時候因異常原因也會導(dǎo)致環(huán)槽和活塞環(huán)之間出現(xiàn)異常磨損問題，主要原因包括以下七點：第一點，當(dāng)因為特定的原因?qū)е禄钊h(huán)運動出現(xiàn)顫振的問題時會存在環(huán)槽磨損問題。第二點，第一環(huán)槽余隙位置出現(xiàn)過多的積炭，會使得環(huán)槽側(cè)面的磨料出現(xiàn)磨損問題。第三點，當(dāng)活塞環(huán)和環(huán)槽之間的潤滑出現(xiàn)問題之后，則活塞環(huán)和環(huán)槽之間會出現(xiàn)金屬接觸，最終出現(xiàn)粘著磨損的問題，導(dǎo)致鋁材料逐漸向活塞環(huán)的表面移動。第四點，當(dāng)燃燒情況較差時也容易出現(xiàn)過多的積碳，導(dǎo)致環(huán)粘著磨損問題，在此之后，活塞環(huán)的開口位置出現(xiàn)上下方向的顫震問題，進而導(dǎo)致活塞環(huán)開口的位置也存在嚴重磨損問題。第五點，活塞的材料不符合質(zhì)量要求，活塞組織疏松或者活塞組織硬度較差均會出現(xiàn)磨損。第六點，無法發(fā)揮三濾效果，會有灰塵這一類雜質(zhì)進入到氣缸的內(nèi)部，導(dǎo)致活塞環(huán)槽出現(xiàn)磨料磨損的現(xiàn)象，其中第一道環(huán)槽極其嚴重。第七點，當(dāng)活塞環(huán)出現(xiàn)斷裂的情況之后，活塞環(huán)槽的局部位置會產(chǎn)生一定的磨損問題。

7? 銷孔開裂

銷孔開裂問題一般來講會出現(xiàn)在活塞銷孔的上方位置，具體出現(xiàn)原因包括以下五點：第一點，當(dāng)活塞正在工作的過程中，活塞銷的剛性水平較差，不符合正常的標準，會導(dǎo)致活塞銷承受較大的力，進而導(dǎo)致活塞銷出現(xiàn)變形的問題，在銷座位置出現(xiàn)了應(yīng)力集中的現(xiàn)象，最終出現(xiàn)了銷孔開裂的問題。第二點，活塞和活塞銷之間存在的配合間隙大于標準要求，在工作過程中活塞銷和銷座孔之間則會出現(xiàn)碰撞的現(xiàn)象，進而增加了銷座的疲勞度，長期以往出現(xiàn)了開裂的問題。第三點，活塞的材料質(zhì)量無法達到之前的設(shè)計標準和要求。第四點，在活塞外部周圍存在拉毛現(xiàn)象或者抱缸現(xiàn)象時，也會出現(xiàn)活塞銷銷孔開裂的現(xiàn)象。第五點，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)超出原有的符合時，會讓活塞銷的銷孔位置承擔(dān)過大的壓力，容易增加活塞銷銷孔疲勞程度，進而因此而開裂。

8? 結(jié)束語

綜上所述，活塞作為發(fā)動機的主要組成零件，一旦活塞出現(xiàn)異常情況，發(fā)動機的工作狀態(tài)隨之改變。比如，發(fā)動機出現(xiàn)異常的響動、冒出藍色煙霧、發(fā)動機的動力降低等。因此，當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)異常情況時，需要注意檢查活塞，且根據(jù)活塞發(fā)生故障問題的原因進行分析，以此判斷到底哪個部位出現(xiàn)異常，進而出現(xiàn)故障。并且，當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)異常情況時，還需向?qū)I(yè)的人員尋求幫助，對其進行科學(xué)的判斷，切忌盲目判斷、自行處理，以免出現(xiàn)嚴重后果。

參考文獻：

[1]邵利民，徐慧峰.某重型柴油機活塞銷裂紋故障原因分析[J].裝備制造技術(shù)，2020（08）：143-144，149.

[2]韓烺釗，李俊雅.威金斯轉(zhuǎn)爐煤氣柜活塞傾斜故障分析與處理[J].冶金動力，2020（02）：36-38.

[3]鄧志奇，周克家，李自輝.航空活塞發(fā)動機排故基本原則與常見故障分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（05）：22-23.

[4]梁建國.活塞式壓縮機故障分析與處理[J].當(dāng)代化工研究，2019（17）：88-89.

[5]馬守原，張拓，高云巍.某型柴油機活塞銷油堵脫落故障計算與分析[J].鐵道機車與動車，2020（01）：47-48，8.

[6]張群杰.某型航空活塞發(fā)動機臺架試車的滑油壓力擺動故障分析[J].成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019，35（04）：55-57.

[7]李文娟.氫氣壓縮機活塞組件和氣閥故障原因分析與對策[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，32（04）：42-46.

[8]苗潤澤.活塞壓縮機檢修中常見故障及處理措施[J].科技資訊，2018，16（34）：116-117.