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摘 要：阐述活塞环的失效形式及原因，针对GEVO16型柴油机采用的250活塞环，制订相关检修工艺。
关键词：GEVO16型柴油机；250活塞环；检修；工艺规程
1 引言
为满足中国铁路运输对机车柴油机装车功率的需求，制造出可靠性高、经济性好的柴油机，我公司从美国GE公司引进GEVO16型柴油机，其额定功率4660KW，该柴油机较我公司现有的16V240、16V280系列柴油机有较大优势。
GEVO16型柴油机，采用的250活塞环与现有16V240、16V280柴油机结构有所不同，在制造初期，无相应的检修标准，从而无法判定返修机车的活塞环是否可以继续使用，为保证组装质量，只能实施更新活塞环的应急方案，大大增加了检修成本，所以制定250活塞环检修工艺规程势在必行，要在初期拆检中积累一定的数据及经验，对各项检修参数、工装需求进行深入分析才能定出可靠的工艺规程。
本文分析了活塞环的失效形式及原因，针对GEVO16型柴油机活塞环在检修中遇到的
2 活塞环的作用
GEVO16型柴油机共三道活塞环：第一、二道为气环、第三道为油环，如图1。
活塞环在高温、高压、润滑条件差、高摩擦的条件下工作，使活塞环成为易耗件；活塞环是燃烧室的重要组成零件，其作用主要是密封、调节机油、传热导热、支承导向。密封是指活塞环在活塞与气缸套之间起密封的作用，不让燃烧室的燃气窜入曲轴箱，最大限度的提高热效率；调节机油是指油环把气缸壁上多余的润滑油刮下，并铺涂一层薄而均匀的油膜，保证气缸套与活塞及活塞环之间的润滑；传热导热是指通过活塞环将活塞顶所受的大部分热量传递给气缸壁，起到散热作用；支承导向是指活塞环将活塞保持在气缸中央，防止活塞与气缸壁直接接触，降低摩擦阻力。
3 活塞环主要失效形式
活塞环的主要失效形式包括：过度磨损、折断和粘着、弹力丧失。
3.1过度磨损
活塞环在工作时产生的磨损，将影响活塞环的以下几个方面：
1）活塞环开口间隙：是指活塞环处于工作状态时的开口大小，其实质是热胀间隙，给活塞环受热变形的余地，值过大，会使高压燃气漏泄，值过小，会使活塞环受热膨胀，开口间隙消失，环两端对顶，严重时引起拉缸、环卡死和折断。活塞环在气缸内作往复运动时，活塞环外圆工作表面磨损，环的径向厚度减小，从而使活塞环的开口间隙增大。
2）与环槽间平面间隙：是指活塞环紧贴环槽下端面时环与环槽上端面之间的间隙 。值过大，会使燃气漏泄。值过小，使环热膨胀受阻和影响环在环槽中的运动。当活塞环与环槽端面磨损后将使端面配合间隙增大，即平面间隙增大。
3）活塞环径向厚度：径向厚度是衡量活塞环磨损程度的重要参数。
3.2折断、粘着
活塞环折断一般多发生在第一、二道活塞环，断裂部位多在开口附近。活塞环可折断成几段，也可能呈粉碎状。活塞环折断的原因很多，除材料缺陷、加工质量低外，主要是使用过程中维护管理不良和装配质量差所致，如：开口间隙过小、环槽积炭、气缸套磨损、环槽过度磨损、活塞环径向胀缩疲劳。
活塞环粘着是指在环槽内充满油污和积炭使活塞环不能自由运动。活塞环粘着的原因是过热的活塞、缸套使润滑油氧化或烧焦，燃烧不良使气缸中积炭严重，以致大量油污和积炭填满环槽，使活塞环卡死在环糟内使其失去作用，从而造成柴油机窜气、功率下降、活塞环折断和拉缸等故障。通常第一、二道环容易粘着，严重时活塞上所有的环均发生粘着。
3.3弹力丧失
活塞环经过长期使用产生不均匀磨损，或由于过热、粘着和材料疲劳等使其弹力部分或全部丧失，造成活塞环的密封作用下降。
4 活塞环检修工艺方案的制订
针对活塞环在工作中的的主要失效形式，从以下几个方面制订检修方案，以此来控制250活塞环检修质量。
4.1活塞环磨损的判断
1）测量开口间隙。测量工具：250环规、塞尺。针对新机型设计制作250环规如图2。
根据如下公式计算得出开口间隙值，其中修正值列表如表1。
开口间隙实际值=测量值+修正值
修正值= ∏（D-D0）
D —环规设计内径
D0—环规实际内径
将活塞环放入环规，用塞尺测量开口间隙值，对照开口间隙修正值列表计算出开口间隙实测值，超过检修限度值则须更新活塞环。
2）测量平面间隙。测量工具：塞尺。使活塞环紧贴环槽下端面，用塞尺测量环与环槽上端面之间的间隙，如图3。为保证测量的准确性，测量时需将活塞环环及环槽进行清理干净。测量完成后与限值进行比较，判定是否可以继续使用。
3）活塞环径向厚度。测量工具：外径千分尺。当活塞环径向厚度小于检修限度值时更新活塞环。
4.2折断、粘着活塞环的拆除
折断、粘着的活塞环应报废换新。折断、粘着的活塞环拆除时不易取出，采用木棒轻轻敲击活塞环使之松动，或先用煤油浸泡使积炭变软后再用木棒敲击使之松动，最后用专用工具将环取出。取环时切勿用扁铲、凿子等工具，以免损伤环槽。
防止活塞环粘着的关键是要防止气缸过热和润滑油过多，尤其防止多余的润滑油进入气缸上部。
4.3活塞环弹力的检测
活塞环弹力部分或全部丧失时应换新。活塞环弹力的检查方法有以下几种：
1）测量活塞环自由开口。A=（0.10～0.13）D（A—活塞环自由开口；D—环直径）。在弹力范围内，开口越小弹力也越小；反之，弹力越大。实测需检修活塞环的自由开口A实测< A或小于新环的自由开口，表明活塞环的弹力下降；若明显减小，表明活塞环弹力丧失。
2）测量受力后开口变形量。人为使其自由开口闭合或扩大一倍，松开后测量变形后的自由开口大小。若变形后的开口增大量超过10%活塞环自由开口时，表明活塞环的弹力过小。
3）新旧环对比法。是用新旧环的弹力对比检查弹力的方法。如图4所示，将新旧环竖立在一起，用力使环开口闭合，如旧环开口已闭合，而新环还有一定间隙时，表明旧环弹力不足。
4）将环放入气缸推移测试法。将环装入气缸并用手推动，一般正常弹力的活塞环是不容易装入气缸的，装入缸中也难以用手使之移动。如果旧环易于装入缸中且轻轻触动环即沿缸壁移动，表明活塞环弹力过小。
5 结论
目前已检修了上百台GEVO16柴油机，活塞环工作状态良好，未发生与活塞环检修工艺相关的质量问题，工艺方案和检修参数均得到验证，已将其固化为GEVO16柴油机活塞环检修工艺规程，该检修工艺规程为250活塞环检修提供了判定依据，降低了GEVO16柴油机检修成本。
参考文献
[1] 内燃机构造. 中国农业机械出版社，1981.
关键词：GEVO16型柴油机；250活塞环；检修；工艺规程
1 引言
为满足中国铁路运输对机车柴油机装车功率的需求，制造出可靠性高、经济性好的柴油机，我公司从美国GE公司引进GEVO16型柴油机，其额定功率4660KW，该柴油机较我公司现有的16V240、16V280系列柴油机有较大优势。
GEVO16型柴油机，采用的250活塞环与现有16V240、16V280柴油机结构有所不同，在制造初期，无相应的检修标准，从而无法判定返修机车的活塞环是否可以继续使用，为保证组装质量，只能实施更新活塞环的应急方案，大大增加了检修成本，所以制定250活塞环检修工艺规程势在必行，要在初期拆检中积累一定的数据及经验，对各项检修参数、工装需求进行深入分析才能定出可靠的工艺规程。
本文分析了活塞环的失效形式及原因，针对GEVO16型柴油机活塞环在检修中遇到的
2 活塞环的作用
GEVO16型柴油机共三道活塞环：第一、二道为气环、第三道为油环，如图1。
活塞环在高温、高压、润滑条件差、高摩擦的条件下工作，使活塞环成为易耗件；活塞环是燃烧室的重要组成零件，其作用主要是密封、调节机油、传热导热、支承导向。密封是指活塞环在活塞与气缸套之间起密封的作用，不让燃烧室的燃气窜入曲轴箱，最大限度的提高热效率；调节机油是指油环把气缸壁上多余的润滑油刮下，并铺涂一层薄而均匀的油膜，保证气缸套与活塞及活塞环之间的润滑；传热导热是指通过活塞环将活塞顶所受的大部分热量传递给气缸壁，起到散热作用；支承导向是指活塞环将活塞保持在气缸中央，防止活塞与气缸壁直接接触，降低摩擦阻力。
3 活塞环主要失效形式
活塞环的主要失效形式包括：过度磨损、折断和粘着、弹力丧失。
3.1过度磨损
活塞环在工作时产生的磨损，将影响活塞环的以下几个方面：
1）活塞环开口间隙：是指活塞环处于工作状态时的开口大小，其实质是热胀间隙，给活塞环受热变形的余地，值过大，会使高压燃气漏泄，值过小，会使活塞环受热膨胀，开口间隙消失，环两端对顶，严重时引起拉缸、环卡死和折断。活塞环在气缸内作往复运动时，活塞环外圆工作表面磨损，环的径向厚度减小，从而使活塞环的开口间隙增大。
2）与环槽间平面间隙：是指活塞环紧贴环槽下端面时环与环槽上端面之间的间隙 。值过大，会使燃气漏泄。值过小，使环热膨胀受阻和影响环在环槽中的运动。当活塞环与环槽端面磨损后将使端面配合间隙增大，即平面间隙增大。
3）活塞环径向厚度：径向厚度是衡量活塞环磨损程度的重要参数。
3.2折断、粘着
活塞环折断一般多发生在第一、二道活塞环，断裂部位多在开口附近。活塞环可折断成几段，也可能呈粉碎状。活塞环折断的原因很多，除材料缺陷、加工质量低外，主要是使用过程中维护管理不良和装配质量差所致，如：开口间隙过小、环槽积炭、气缸套磨损、环槽过度磨损、活塞环径向胀缩疲劳。
活塞环粘着是指在环槽内充满油污和积炭使活塞环不能自由运动。活塞环粘着的原因是过热的活塞、缸套使润滑油氧化或烧焦，燃烧不良使气缸中积炭严重，以致大量油污和积炭填满环槽，使活塞环卡死在环糟内使其失去作用，从而造成柴油机窜气、功率下降、活塞环折断和拉缸等故障。通常第一、二道环容易粘着，严重时活塞上所有的环均发生粘着。
3.3弹力丧失
活塞环经过长期使用产生不均匀磨损，或由于过热、粘着和材料疲劳等使其弹力部分或全部丧失，造成活塞环的密封作用下降。
4 活塞环检修工艺方案的制订
针对活塞环在工作中的的主要失效形式，从以下几个方面制订检修方案，以此来控制250活塞环检修质量。
4.1活塞环磨损的判断
1）测量开口间隙。测量工具：250环规、塞尺。针对新机型设计制作250环规如图2。
根据如下公式计算得出开口间隙值，其中修正值列表如表1。
开口间隙实际值=测量值+修正值
修正值= ∏（D-D0）
D —环规设计内径
D0—环规实际内径
将活塞环放入环规，用塞尺测量开口间隙值，对照开口间隙修正值列表计算出开口间隙实测值，超过检修限度值则须更新活塞环。
2）测量平面间隙。测量工具：塞尺。使活塞环紧贴环槽下端面，用塞尺测量环与环槽上端面之间的间隙，如图3。为保证测量的准确性，测量时需将活塞环环及环槽进行清理干净。测量完成后与限值进行比较，判定是否可以继续使用。
3）活塞环径向厚度。测量工具：外径千分尺。当活塞环径向厚度小于检修限度值时更新活塞环。
4.2折断、粘着活塞环的拆除
折断、粘着的活塞环应报废换新。折断、粘着的活塞环拆除时不易取出，采用木棒轻轻敲击活塞环使之松动，或先用煤油浸泡使积炭变软后再用木棒敲击使之松动，最后用专用工具将环取出。取环时切勿用扁铲、凿子等工具，以免损伤环槽。
防止活塞环粘着的关键是要防止气缸过热和润滑油过多，尤其防止多余的润滑油进入气缸上部。
4.3活塞环弹力的检测
活塞环弹力部分或全部丧失时应换新。活塞环弹力的检查方法有以下几种：
1）测量活塞环自由开口。A=（0.10～0.13）D（A—活塞环自由开口；D—环直径）。在弹力范围内，开口越小弹力也越小；反之，弹力越大。实测需检修活塞环的自由开口A实测< A或小于新环的自由开口，表明活塞环的弹力下降；若明显减小，表明活塞环弹力丧失。
2）测量受力后开口变形量。人为使其自由开口闭合或扩大一倍，松开后测量变形后的自由开口大小。若变形后的开口增大量超过10%活塞环自由开口时，表明活塞环的弹力过小。
3）新旧环对比法。是用新旧环的弹力对比检查弹力的方法。如图4所示，将新旧环竖立在一起，用力使环开口闭合，如旧环开口已闭合，而新环还有一定间隙时，表明旧环弹力不足。
4）将环放入气缸推移测试法。将环装入气缸并用手推动，一般正常弹力的活塞环是不容易装入气缸的，装入缸中也难以用手使之移动。如果旧环易于装入缸中且轻轻触动环即沿缸壁移动，表明活塞环弹力过小。
5 结论
目前已检修了上百台GEVO16柴油机，活塞环工作状态良好，未发生与活塞环检修工艺相关的质量问题，工艺方案和检修参数均得到验证，已将其固化为GEVO16柴油机活塞环检修工艺规程，该检修工艺规程为250活塞环检修提供了判定依据，降低了GEVO16柴油机检修成本。
参考文献
[1] 内燃机构造. 中国农业机械出版社，1981.