活塞环断裂分析及日常维护管理要点

大连海事大学毕业论文二○一三年六月………………装………………..订………………线………………EAGLEBOSTON轮活塞环断裂分析及日常维护要点专业班级：轮机管理07-4姓名：叶永杰指导教师：＿＿＿＿＿＿轮机工程学院内容摘要本文主要介绍船用柴油机活塞环的种类、原理，对EAGLEBOSTON轮活塞环使用中断裂的原因进行了分析，讨论了其影响因素并逐一排查，最终使故障得以解决，讲述了吊缸过程中应注意的事项，以及日常管理要点给出了建议，并在最后进行了总结，力图能够为轮机员工作提供较好参考。关键词：活塞环；断裂；腐蚀；维护ABSRACTThispaperdescribesthetypesofmarinedieselenginepistonring,theprincipleofM/VEAGLEBOSTONpistonringcausesbreakageinusewereanalyzedanddiscussedtheinfluencingfactorsonebyoneinvestigation,andultimatelythefaultisresolved,aboutthehangingcylinderprocessshouldpayattentionmatters,aswellasdailymanagementpointgivesrecommendationsandasummaryattheend,tryingtoworkfortheengineertoprovidebetterinformation.Thankyou!Keywords：PistonRing,Principle,Fracture,Maintenance目录第一章前言.....................................................................................................................................1第二章活塞环的种类及工作条件.................................................................................................12.1压缩环.................................................................................................................................12.1.1压缩环的结构形式..................................................................................................22.1.2压缩环的搭口形状..................................................................................................32.2承磨环.................................................................................................................................42.3活塞环的工作条件.............................................................................................................4第三章故障的分析与排除.............................................................................................................53.1故障现象.............................................................................................................................53.2现象分析及处理措施.........................................................................................................53.2.1吊缸的准备工作......................................................................................................63.2.2吊缸的步骤..............................................................................................................63.3活塞环断裂的原因分析.....................................................................................................93.4故障的排除.........................................................................................................................9第四章日常管理要点...................................................................................................................10总结................................................................................................................................................12参考文献.........................................................................................................................................13致谢................................................................................................................................................141EAGLEBOSTON轮活塞环断裂分析及日常维护要点第一章前言目前在船舶柴油机中使用的活塞环种类繁多,主要区别在于活塞环的材料、搭口形式、表面涂层和断面形状的不同。每种活塞环各有其优点和不足,各类柴油机要根据自身的特点选择合适的活塞环组合,达到良好的密封和刮油效果。目前应用最广泛的是以灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁为材料、表面镀铬的活塞环,其良好的抗磨、耐蚀、耐高温性能都较好地满足了第一道、第二道环的工作要求,但其镀铬层强度随厚度的增加而降低的特性限制了镀铬层的厚度,镀铬层硬而脆的特性使活塞环在润滑不良或受到局部外力作用时容易剥离,很大程度上影响了镀铬环的使用可靠性和使用寿命[1]。常见的喷钼环具有优良的抗熔着性和磨损性能,不易引起拉缸,镀铜、锡环可改善初期磨合性能和抗蚀性能,但这两类环的耐磨性较差,使用寿命不长。目前正在逐步得到应用的等离子喷镀技术使活塞环镀层有铁、钨、铬等多种金属成份,大大改善了单一金属镀层的不足,使活塞环的耐磨性、抗蚀性、耐高温性能有了明显的提高。随着纳米技术在船舶领域的应用,不久的将来,必将使活塞环的综合工作性能得到全面的提高。第二章活塞环的种类及工作条件在柴油机气缸套-活塞组中,活塞环的主要作用是保证活塞与气缸套之间的可靠密封,同时起到导热、支撑和调节滑油的功能。活塞环所起的作用不同，有压缩环（气环）和刮油环两种[2]。压缩环主要是用来保证活塞环和气缸之间在相对运动条件下的密封，刮油环的作用是除去气缸套表面过多的滑油，通常用于筒形活塞式柴油机。而十字头式柴油机气缸是采用注油润滑，一般只装气环，在活塞裙比较长的活塞上还要装承磨环。本轮主机为MANB&W6S60MC。2.1压缩环压缩环的主要作用是防止汽缸中的气体漏泄和将活塞上的部分热量传给气缸。压缩环的密封作用是依靠本身的弹性和作用在它上面以及漏到环内侧的气体压力，使环紧紧贴合到气缸壁和环槽上，如图1。2图1压缩环的密封作用这样就阻止了气体通过活塞与气缸壁之间的间隙漏至气缸下部空间。但由于活塞环在气缸中要留有搭扣间隙，因此正常工作的压缩环也不可能完全阻断燃气的漏泄。再加上活塞环可能出现的失效，为了提高密封效果，一个活塞上要设多道压缩环。但为了减少摩擦损失，压缩环也不能设置过多，通常高速柴油机装2～4道，低速柴油机装4～6道。每道环的密封作用可由燃气压力在各道环槽中的变化情况看出。第一道环由于高温高压燃气的直接作用，承受的负荷最大。在新型柴油机上，采用将第一道环加高的方法提高其承载能力，并在环的外侧开设四至六道压力释放槽，以使第一、二道环的负荷更加均匀。2.1.1压缩环的结构形式压缩环的结构形式是多种多样的，根据其断面形状，可分为矩形环、梯形环、倒角环、扭曲环等，如图2图2气环的断面形状矩形环（a）；梯形环（b）；倒角环（c）；正扭曲环（d）；反扭曲环（e）3矩形环制造简单，应用最广，但温度超过200℃时容易结焦卡死。梯形环、倒角环和扭曲环用在中高速柴油机中。2.1.2压缩环的搭口形状压缩环的搭口形状有直搭口、斜搭口和重叠搭口，如图3图3气环的搭口形式直搭口和斜搭口结构简单，加工方便。重叠搭口气密性好，但容易折断。为了减少通过搭口的漏气，安装时活塞环搭口不要摆在上下一条直线上，应该错开并且相邻环的搭口方向要彼此相反。为了提高活塞环的耐磨能力，活塞环表面可以采取不同处理工艺，如下图4为MANB&W公司的大缸径柴油机所采用的新型活塞环组。在第一、四道活塞环与气缸壁的摩擦表面采用了硬质的金属陶瓷镀层。由于硬质的金属陶瓷镀层的磨合性能较差，为了改善磨合，在其表面镀有薄的铝磨合层，且活塞环的外圆面导有较大的斜面。图4新型活塞环组42.2承磨环十字头式活塞的承磨环是专为活塞与气缸的磨合而设置的。超短裙活塞可以不装承磨环，短裙活塞装1～2道，长裙活塞装2～4道。在活塞裙上开设燕尾槽，如下图5所示。把截面如（a）所示的青铜条分成3～4段敲进环槽中，然后再加工到工作尺寸如图（b）所示。承磨环的直径比活塞裙部直径大。在磨合中，先是减磨金属与气缸磨合，待承磨环逐渐磨平后，磨合过的气缸再与活塞裙逐渐接触进行磨合。实践证明，如果在裙较长的活塞上不安装承磨环，活塞与气缸在磨合中就会拉缸。在中小型筒形活塞的活塞裙上不设承磨环。图5承磨环承磨环在运行中虽已磨平，但不必更换。如果发现缸套有不正常的磨损和擦伤，或当承磨环出现单边严重磨损或碎裂时，在对缸套修整的同时应换新承磨环。缸套、活塞换新时承磨环应予换新。从承磨环的磨损情况可以分析活塞的对中情况。2.3活塞环的工作条件活塞环的工作条件极为复杂,体现在以下三个方面：(1)工作环境恶劣,特别是第一道环,它承受的温度高达250℃,甚至达400℃,并受到燃气侵蚀,润滑油膜难以建立,处于边界摩擦和半干摩擦状态[3]。(2)受力复杂,活塞环上承受