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13600443583摘要：活塞环在发热高压和高速的要素下作业，第一道活塞环的工作要素最为困难低噪音发电机组，长久以来，活塞环一直是发电机上使用年限最短的零件。 活塞环工作时受到气缸中过热高压燃气的功用，温度很高，第一道活塞环的温度高达600K；活塞环在汽缸内随活塞一起作高速运动，加上发烫下机油可能变质，使环的润滑因素变坏，难以保证良好的润滑，如果操作、维护及装配“非法”，常造成活塞环事故，直接影响柴油发电机的使用可靠性和寿命。
由两个活塞环叠合在一起构造的组合式活塞环，两活塞环的各自截面分别为梯形，其斜面处叠合后的整体截面为方形，两活塞环的开口错位叠合；其一表面镀铬解除改善耐磨性能，另一个因为不断损伤且可补偿磨损造成的侧隙变化，从而延迟活塞环的使用寿命。
活塞环的组合构成如图1所示，在强化发电机中特别重要，一般要求如下：
（1）第一环要加倍强化活塞环的常见磨损形式、间隙和弹力检查手段，由于它工作因素最差，对窜气、窜油均有重大影响。第一环要求预防发生逆倒角的状况。
（2）中间环的状况在二冲程和四冲程柴油发电机中是不同的。二冲程柴油发电机的第二环，甚至全部压缩环与第一环都是相似的。这是由于二冲程的活塞环经过气口时，工作因素不利。四冲程柴油发电机的第二环的作业条件不很厉害，尺寸多较第一环薄一些。在高速发电机上具体还是防窜油的作用，端面要求贴合承压，为此，多要求扭曲环，对高增压高平均有效压力的发电机上，第二环有采用高强度材料的趋向。
（4）在目前强化发电机中不论油环、或压缩环，均要起密封和刮油双重功能，所以在组合时要考虑它们之间的配合。
不一样构成和功用的活塞环通过适当的结合，装配在活塞各环槽内，以适应不一样的功能。活塞环数目实际上是按照发电机的型式，缸径大小和转速高低等不一样情况来确定。
四冲程发电机，有压缩环（气环）和油环。绝大多数都放在活塞销座以上的位置，压缩环在上，油环在下。有时为了加强刮油效果，也常把一个油环放在活塞销座以下的裙部上。气环在自由状态下的外圆直径略大于汽缸直径，随活塞装入气缸后便发生弹力而紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，使气体无法从活塞环外圆表面与缸壁之间通过，因而当少量气体窜入环槽内，形成背压力作用在活塞环的背面，加强了第一密封面的密封用途。同时，将活塞环向下压紧环槽下端面，形成第二密封面，使其密封性能显著增强(图2)。汽缸内的燃气漏入机油盘的主要通路是活塞环的切口。一般将2～3道气环的切口相互错开形成“迷宫式”封气装置，用以对汽缸中的高压燃气进行高效的密封。
环肩（岸）厚度就是活塞环径向厚度，在铝合金活塞中大都和活塞环的高度相等，如图3所示。在铸铁或钢活塞中取值1～1.2mm，高速发电机一般为3～5mm。为保证活塞环槽间隙壁的静力强度和疲劳强度，环肩槽根部的圆角半径R不应小于0.4～0.5mm。活塞环槽隔壁的外圆边沿圆角R=0.2～0.3mm。活塞环背上必须制出倒角(1.2～0.4)mm×45°，以保证和环槽的正确配合。
油气环具有双重作用，一般按气环购买背隙。背隙位置如图4所示。
刮油环与气环通常按相同的侧面间隙，侧隙位置如图4所示。
铝合金活塞的环槽，特别是第一环槽，因为承受发热高压气体的用途，其材料硬度显著减小，变得不耐磨。为了提高环槽的耐磨性，可在第一环槽（有时包括第二环槽）上镶嵌上各种形状的耐热护圈。为了防止环槽镶圈在运动时产生松动，以及防止中间发生龟裂、剥落，要求使用热膨胀系数与合金相近的材料。一般采用镍奥氏体铸铁或锰奥氏体铸铁。
环槽护圈大部分都用于铸铝活塞中。通常应用A1-Fin法的结合工艺，其工艺步骤是：将环槽护圈喷丸、清洁、去油迹锈斑及烘干后，放入加热铝槽中渗铝，渗铝厚度约为0.001～0.005mm，然后放在铝活塞铸模中与铝活塞一起浇铸。预先渗铝，使护圈和活塞材料依靠互相扩散形成金属分子结合（中间层系多种化合物，其主体为FeAl，中间层厚度约为0.02～0.03 mm），预防两种金属接合面剥离。
采用铸铝活塞的强化柴油发电机，也可以采用护圈，但需将护圈表面做得粗糙，形成许多坑，以使活塞在铝合金和护圈之间形成牢固的机械结合。缸径大于100mm的高速柴油发电机已被广泛采用，环槽寿命可提升3～10倍。
活塞环上下端面与环槽的损伤较小，单侧或在圆周面上有厚度不均匀磨耗；活塞环滑动面上因粘着磨损而发生纵向划痕；活塞环与活塞顶部有窜气的痕迹。
活塞在汽缸中的位置不正。其主要危害要素有：新机或大修后的柴油发电机磨合不足；汽缸套因受热不均而局部变形以及气缸套装入机体位置不正；连杆弯曲、扭曲严重；主轴轴向间隙过量等。
活塞环上下端面有周向划伤且损伤严重，活塞环发乌；滑动面四周有细小的纵向划痕；油环及活塞环槽回油孔周围有大量油泥。
造成活塞环过度磨耗的直接原由是运转管理以及保养、维保不当。具体影响要素有：空气过滤器滤清质量差；润滑油类型不合要求、严重污染，润滑不好；燃料中有水或杂质较多；喷油嘴喷油质量差；柴油发电机经常在大负载、低温状态下工作。
活塞环单侧或周向接触面上有纵向沟槽；接触面产生金属剥离以及纵向大面积严重划伤移动发电机组。工作面擦伤与粘环现状往往同时存在。
造成活塞环擦伤的直接因由是活塞环与气缸间的油膜遭到破坏，具体影响条件有：活塞与汽缸配合间隙过小；柴油发电机长期在发热状态下工作；装配汽缸套或紧定缸盖的步骤错误而致使气缸套变形；润滑油不足或污染严重；柴油发电机不正常燃烧。
第一道气环以及油环断裂较多；活塞环作业面有条纹状拉痕状况；断口经常发生在开口两侧的高位区。
造成活塞环断裂有环本身品质的起因，也有其他原因。详细影响要素有：柴油发电机作业过热，因热膨胀引起开口端相碰造成折断；过大磨耗、偏磨；选用的机油粘度过小或过量；活塞环选配、装配举措不准确；活塞环与汽缸之间的配合间隙过小。
活塞环与活塞环槽处有大量的油泥、积炭和胶质、活塞环滑动面上呈现擦亮的光泽；活塞环弹力不足，尤其是气环更为严重；活塞环滑动面上有纵向严重划痕。
造成粘环的直接原因是活塞环被油泥堆积物、积炭黏结、以及活塞环变形卡滞所致，其主要影响要素有；活塞环及环槽严重变形，活塞环侧隙、背隙过小，使环卡死在环槽内；柴油发电机过热或经常超载作业，使润滑油发生高温胶质；润滑油污染严重、润滑油品质差、润滑油上窜；喷油咀喷油质量差及经常爆燃等。
活塞环的三隙是指端隙、侧隙和背隙。通常来讲，活塞环的三隙是上环大于下环，柴油发电机环大于柴油机环。在查看活塞环的三隙前，应先查看其包装情况以确定其装配的部位，因为有的发电机的活塞环是以包装的纸色标记辨认，有的则以每一缸的活塞环按顺序包装，即使构造相同的活塞环也无法弄混，因为环的装配位置不一样，其三隙也不相同。
活塞环端隙是指活塞环置于的气缸内，在环的开口处呈现的间隙，也就开口间隙。端隙过度，危害汽缸的密封性；端隙过小，活塞环受热膨胀易卡死在气缸内。检测办法有两种，详细如下：
（1）如图5所示，将活塞环从柴油发电机汽缸内拆除出来，然后用游标卡尺两卡爪分别卡在活塞环两端口进行测定。
（2）检测活塞环端隙时，用活塞将活塞环推入气缸内，使活塞环的平面与气缸口面平行，然后用塞尺测量活塞环的端隙，如图6所示。若端隙大于规定值，应另选活塞环；若小于规定值，可对环口一端加以锉修。锉削时应注意只能锉修一端环口，环口应平整，并应边锉边量。然后去掉毛刺，以避免刮伤汽缸。
活塞环侧隙即活塞环在环槽内的上下间隙静音发电机。侧隙过大将危害活塞环的密封用途；过小则可能使活塞环卡死在环槽内，造成拉缸情形。检查时，将活塞环放入环槽内，用塞尺按图7所示的对策检测。其经验途径是∶活塞环在其槽内，能沿槽转动自如，且无松旷感觉为宜。侧隙过量需重新更换；侧隙过小，可将活塞环放在平板的砂布上研磨。
活塞环背隙是指活塞环装入汽缸后，活塞环背面与活塞环槽底部之间的间隙。为了测量方便，一般以槽深和环宽之差表示。背隙的作用是建立背压，储存积炭和预防活塞工作时膨胀过度挤断活塞环而设置的。测定时，将环落入环槽底，再用深度游标卡尺测出环外圆柱面沉入环岸的数值，该值通常为0～0. 35mm。背隙过小，应更换活塞。
检修活塞环平面度详细靠目测，可持高倍放大镜观测活塞环的上、下平面（尤其是下平面）是否与活塞环槽有均匀贴合的印迹。如贴合极不均匀，存在明显断线或有断断续续现象，应予更换。若因素具备，可将活塞环放置在玻璃板上，持磁性百分表测头搁置在活塞环一平面上。百分表不动，将活塞环作顺时针或逆时针方向的缓慢转动，此时注意观察百分表指针的数值，若在0.02 mm以内，基本合格。倘若超过0.03 mm，则说明活塞环翘曲严重，是活塞环与环槽接触不均匀的主要原因，可在平板上研磨或更替新环。
弹力测定仪由测量缸，被测活塞环，千分表，触头，触针，外加载荷，触针支架构成，其特点是被测活塞环装配在测量缸内，且被测活塞环的两个断面垂直测定缸的内圆面，触头与千分表构造一体，触头靠住被测活塞环的内圆面，以能加减载荷的触针靠住被测活塞环的外圆，一旦触头受被测活塞环内圆面挤压时千分表指针会摆动，此时在保持被测活塞环的变位量为定值的条件下，检测外加载荷的大小即表示被测活塞环上该点弹力的大小。
没有专用检测仪测定环弹力时静音发电机组，可将在用活塞环（或新环）握在手掌心，并反复向里握，使环的两端口靠近数次后，如其自由开口间隙与试验前对比没有变化，即可判断合格。若相差10％以上，说明其弹力下降，应替换。
活塞环是柴油发电机的关键零配件之一，密封功能是活塞环的功用之一，密封不好发生燃油泄漏，引起压缩不足，动力不佳，引起热动力下降，严重情况下漏气破坏了缸套与活塞之间的油膜，使之干摩擦易致使发电机拉缸事故，而活塞环间隙是影响活塞环密封程度好坏的关键条件之一，因此控制合理的活塞环的间隙是非常重要的。