活塞的常见故障是破损、烧蚀、磨损。活塞是易损零件,价格比较便宜,在农机维修中一般不对活塞进行修理,而是直接更换。但在更换新件前,应查明活塞损坏的原因,并对活塞损坏的原因进行分析,以免相同的故障再次发生。
1.柴油机活塞顶或侧面“烧蚀”
活塞烧蚀呈现在活塞顶部,轻者有疏松状麻坑,重者有局部烧熔现象。柴油机活塞顶或侧面局部或大面积烧蚀熔化,是由于活塞局部的温度高于材料的熔点而造成,活塞局部温度过高的主要原因为如下:
(1)柴油机供油提前角过大,燃油供油过迟,燃油与空气混合不好,部分燃油未混合完毕而形成局部高温,使柴油机燃烧粗爆,工作温度较高。
(2)进入气缸的混合气因机车常处于全负荷或高速行驶,使空气温度不断累计升高与燃油混合不良,燃烧室内的燃烧压力升高,柴油机产生爆燃。
(3)喷油嘴喷孔堵塞或压力降低过大,雾化不良,没有完全雾化的燃油滴在活塞顶和气缸壁上,一旦燃烧,产生局部高温烧损活塞。
烧蚀较轻的活塞,允许继续使用,烧蚀严重时必须更换。
2.活塞积碳
活塞上的积碳主要沉积在活塞顶。由于进入燃烧室的燃油和机油往往不能完全燃烧,因而会在活塞顶部和环槽等位置出现积碳。若活塞顶部严重积碳,易引发炽热点火,使发动机气缸内产生不正常的燃烧;若环槽内严重积碳,活塞环易卡死在环槽内,造成气缸密封性能下降,故应定期清除活塞及缸内的积碳。活塞顶部积碳可用刮刀清除。若活塞环槽内有积碳,可用折断的旧活塞环磨制成合适的形状进行清除,但应注意不要刮伤活塞环槽底部。也可用化学法来清除,即将积碳严重的活塞放入除碳剂溶液中浸泡2~3 min,将溶液温度保持在80~95℃。将活塞取出后用毛刷或棉布擦除积碳,最后用加入0.1%~2.3%的重铬酸钾的热水洗净并吹干。
3.活塞破损和烧蚀
活塞拆出后应检查其顶部有无异常,若有撞击造成的明显凹陷甚至裂损,应及时查明故障原因,予以排除。发动机工作中,造成活塞受撞击损坏一般是气门间隙过小、配气相位失准、气门弹簧折断等原因导致活塞与气门相撞,或维修时气缸内掉入异物。对受损的活塞,若其顶部虽有凹陷,但无裂损可继续使用,若发现有裂纹或孔洞必须更换新件。破损的活塞应更换新件。
4.活塞环槽磨损
随着活塞的高速往复运动,活塞环在环槽中一直拍击着活塞。尤其是压缩行程和做功行程中,活塞环由于受到压力作用,对活塞环槽产生较大的冲击力,并紧压在环槽下沿,使环槽磨损成外大内小的梯形,并且环槽下沿的磨损比上沿大。由于高温高压气体的窜入,对环槽也有一定的腐蚀作用,故在正常情况下,第一道环槽受高温高压及气体腐蚀的影响最严重,故磨损也最厉害。以下各道环槽的磨损依次减轻。
活塞环槽磨损过大,将造成高压混合气体窜入曲轴箱,破坏润滑油品质,降低发动机动力,还会造成润滑油窜入燃烧室等故障,严重时还会产生异响。
活塞环槽磨损后如超过极限,一般通过更换活塞的方法解决。如环槽磨损未超过极限,可采用更换活塞环的方法继续使用,直至下次大修。
活塞环槽磨损后使活塞环侧隙增大,可通过测量活塞环侧隙和端隙来确定活塞环槽是否磨损过大。
(1)活塞环侧隙的检查。活塞环侧隙是指活塞环与活塞环槽在高度方向上的配合间隙。测量时,将一新活塞环放入环槽,用塞尺测量环的侧隙。若更换新活塞环后侧隙过小,可将活塞环平放在细砂布上研磨;若侧隙过大,说明环槽磨损,可将活塞环与活塞一起更换。新装时侧隙一般为0.02~0. 05 mm,极限间隙为0. 15 mm,达到应更换活塞环。
(2)活塞环端隙的检查。将活塞环放入气缸,使其水平停放在距上平面15 mm的气缸内,用厚薄规进行测量,其磨损极限为1. 00 mm。
3.活塞销孔的磨损
一般情况下,活塞销的磨损是缓慢而轻微的,若活塞销孔出现较快的严重磨损,多为活塞销与销孔配合间隙过大或配合表面过于粗糙所致。由于活塞销孔主要承受上、下方向的力,由此造成活塞销孔磨损成椭圆形,且销孔上下方向的磨损最大。活塞销孔磨损过大会造成配合松旷并产生响声,严重时还会出现裂纹。
销孔与活塞销的配合在常温下有微量过盈,而活塞在80~90℃的工作环境时又有微量间隙,二者之间的接触面积应在75%以上。活塞销孔磨损通过铰削销孔并更换加大修理尺寸的活塞销进行修复。铰削加工后,要检验活塞销座孔中心线与活塞中心线的垂直度。
4.活塞外表面磨损
活塞裙部外表面磨损后,裙部直径减小,活塞与气缸的间隙增大;横截面产生圆度误差、纵截面产生圆柱度误差,这些都直接影响活塞的工作性能和柴油机的功率。用外径千分尺、游标卡尺测量活塞的上部、中部和裙部的外径,有减磨环的还要测每道环的外径。测量每一测量点的横截面上互相垂直的两个直径:首尾方向和左右舷方向。将测量值记录在表格中,计算出每个横截面的圆度、纵截面的圆柱度,以其中最大值与说明书或标准比较,以确定活塞的磨损程度。