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§8-3 活塞的检修
1 活塞的损坏与检修
活塞是柴油机的主要运动机件之一，燃烧室的组成部分，工作时承受很大的机械应力和热应力，活塞的主要损坏形式：外圆表面及环槽的磨损、裂纹和破裂，顶部烧蚀。 1.1 活塞外表面的磨损检修
1) 活塞外表面磨损部位与测量：
一般中、小型柴油机的筒形活塞裙部外表面容易发生磨损。这是由于运转中活塞裙部起导向作用和承受侧推力的结果。大型十字头式柴油机活塞运动部件的运动是靠导板、滑块起导向作用和承受侧推力，况且活塞与气缸之间的间隙较大，所以正常运转中活塞外圆面是不会磨损的，只有在活塞运动装臵不正和拉缸等异常情况下才会发生。
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。在船上是通过测量活塞直径来检验活塞的磨损程度。
测量工具——外径千分尺，游标卡尺；
测量部位——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。
2) 活塞外表面磨损的修复：
磨损不严重时，光车裙部外圆，消除几何误差，满足活塞—缸套间隙的可继续使用。否则按材料处理：铝活塞换新；铸铁活塞热喷涂、镀铁恢复尺寸；铸钢活塞镀铁、堆焊恢复尺寸；减磨环过度磨损、严重拉伤或松动时应换新。
1.2 活塞环槽磨损检修 1）环槽磨损的原因
主要是由于环在环槽中相对运动：往复、径向、回转和扭曲；其次是新气中灰尘硬粒、燃气中的炭粒，特别燃用重油，炭粒更大更坚硬；燃烧室高温使活塞头和环槽变形，材料性能下降，环与环槽之间的油膜破坏，环槽磨损更加严重。
环槽磨损使其与环的配合间隙增大，活塞环的密封性下降，产生漏气、压缩压力和爆发压力降低和进入环背面燃气
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增多，高压燃气将环压向缸壁致使环容易折断。环槽磨损使局部 环槽截面形状由矩形变为梯形或出现磨台，且以第一、二道 环槽为重为快，如图8-8。一般活塞环槽的磨损率在0.01mm ／kh以内为正常磨损。
2）槽磨损的测量与修复 环槽磨损情况是通过样板和塞尺测量环槽高度的变化来 确定。样板是以新环环槽高度为准制作的，也可以用一只新 环作样板。测量时，将样板水平插入环槽并紧贴环槽下端面， 用塞尺测量环与环槽上端面之间的距离，即配合间隙，称为 平面间隙。测量值与说明书或标准表8-6比较。当超过极限 值时，说明环槽磨损严重，应予以修复。根据具体情况可选 用以下方法：
（1）光车或磨削环槽端面，依此修理尺寸配以相应加大 尺寸的活塞环，保证平面间隙符合要求。采用此法时应考虑 到环槽加大将使槽脊厚度减小、强度降低。为了不使槽脊过 分减薄，要求槽脊减薄量不得超过原槽脊设计厚度的20％～ 25％。另外，要求同一活塞上不得有两个环糟采用此法修理。 因为各环槽的修理尺寸不同，新配活塞环尺寸不同，同一活 塞上有多种规格的活塞环将给备件供应和管理带来麻烦。
（2）光车环槽端面后采用喷焊、堆焊、镀铬等方法恢复 原有尺寸。例如，MAN-B&W L60MC／MCE型柴油机环与环槽最 大平面间隙超过0.7mm时采用恢复尺寸的方法修复，使平面 间隙值恢复到0.4～0.45mm。
（3）环槽镶垫环。低速柴油机钢制活塞的环槽端面严重 磨损可用镶垫环修理：首先光车环槽端面消除几何形状误差， 然后在环槽下端面上镶耐磨垫环使环槽恢复原始高度尺寸和 恢复与环的配合间隙。垫环采用焊接工艺焊于环槽下端面上 形成永久性连接，称为镶死环法，此法连接牢固，使用中不 会脱落，但垫环磨损后难于修理；采用过盈配合将环镶于环 槽端面上，称为镶活环法，由于环不固死在端面上便于再度 磨损后更换，但也易于松动脱落到缸内引起事故，图8-9为 环槽镶垫环修复法。 1.3 活塞裂纹的检修 1）活塞头触火面裂纹： 活塞头部触火面一般指在活塞顶面产生的径向或周向裂 纹、起吊孔边缘裂纹及第一道环槽根部裂纹，如图8-10所示。
活塞头部裂纹主要是热应力引起的，同时还有机械应力 的作用。柴油机运转时，活塞顶部温度分布不均：顶部中央 或边缘温度最高，铸钢活塞可达450℃，铝活塞可达300～ 375℃；顶面冷却侧和第一道环槽附近温度在200℃左右。在 正常工作条件下，活塞头部各处存在着温差应力和高压燃气 作用的机械应力等，而且这些应力又都是周期性的；当喷油 定时不正、燃油雾化不良或火焰直接触及活塞顶面就会造成
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可采用堆焊金属工艺，机械过热，引起热应力；当柴油机超负荷运转或活塞顶部冷却不加工使之恢复活塞顶部原充分也会引起热应力。因此一旦柴油机频繁起动、停车就会状。 在活塞头部产生热疲劳裂纹。活塞顶面的起吊孔和环槽根部 等处都存在应力集中而产生裂纹。
活塞顶面冷却不充分是水冷活塞冷却侧结垢严重或油冷 活塞顶面积炭严重的结果。都会使活塞散热不良引起局部过 热、导致裂纹。通常，结垢层或积炭层厚度超过0.5mm时， 就会使因过热产生裂纹的可能性急剧增加。所以，柴油机应 定期吊缸检修、保养，防止裂纹产生。
2）活塞冷却侧裂纹： 筒状活塞的活塞销座、顶部冷却侧产生裂纹很多见，主 要是由于机械应力过大引起。
修理——活塞顶部裂纹较轻时可采用焊补或钢活塞顶部 局部更换；活塞环槽根部裂纹、活塞上穿透性裂纹及冷却侧 裂纹因无法修复时应换新。 1.4 活塞顶部烧蚀的检修 1）烧蚀原因 首先由于活塞顶部直接与燃气和火焰接触，温度很高， 尤其当喷油定时不正，喷油器安装不良或冷却侧结垢时使顶 部局部过热，温度更高；其次由于柴油机燃用重油中含钒、 钠过多，就会在活塞顶部达550℃以上的部位产生高温腐蚀。 同时，活塞材料过热时发生氧化、脱碳而使其化学成分变化。 在以上因素综合作用下，活塞顶部金属产生层层剥落使顶部 厚度逐渐减薄，出现钒腐蚀的麻点或凹坑，大小、深浅不一 地分布于活塞顶部，这种现象称为活塞顶部烧蚀。严重时可 使顶部烧穿。
活塞顶部烧蚀使顶部厚度减薄、强度降低，甚至影响气 缸压缩比，降低柴油机的工作性能。
2）烧蚀测量和修复 活塞顶部烧蚀的程度可用活塞顶部样板和塞尺进行测 量，图8-11为MAN-B&W S／L 60MC／MCE型柴油机活塞顶部 烧蚀的测量。测量时，将样板臵于活塞顶部，用塞尺测量样 板与顶部之间的最大间隙。使样板绕活塞轴线转动、每转过 450角测量一次，取其最大值t。当超过15mm时应换新活塞。 在缺乏备件或应急情况下也可采用以下措施：
（1）改变活塞的安装位臵：当烧蚀尚不严重时，在活塞 结构允许的情况下改变活塞安装角度。例如，B&W型柴油机活 塞顶部烧蚀部位对应喷油器喷油方向，燃油在此部位集中燃 烧和采用油冷效果不良导致该部位产生烧蚀。当烧蚀尚不严 重时将活塞安装位臵转过900角，使烧蚀部位不对应喷油方向 而继续工作。
（2）焊补修理：烧蚀严重时（最大烧损量接近规定值）
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（3）换新：当顶部最大烧损量超过说明书规定或使活塞顶部厚度减至设计厚度一半时应报废换新。
2 活塞的验收
船上购臵的成品活塞或专门配制的活塞在装机前必须进行验收，确保质量合格和装机后的正常运转。
当所购臵的成品活塞是按照柴油机制造厂的备件编号册订购，由厂家供应，不需专门验收审查，厂家负责产品质量，除此之外购臵的成品活塞或配制活塞均应对其材料成分、性能，尺寸、形状和位臵精度、表面粗糙度等进行验收。 2.1 材料成分和机械性能符合原机设计要求
由供应商和制造厂提供活塞材料成分、机械性能检验报告，轮机员应认真审核。
2.2 活塞的尺寸、形状和位臵精度及表面粗糙度等均应符合设计图纸的要求
轮机员除对活塞尺寸、形状和表面粗糙度作一般性检验外，还应对其位臵精度进行平台检验。
1）活塞销孔中心线与活塞中心线垂直度检验：采用间接测量法。活塞臵于平台上，活塞中心线垂直平台时，检测活塞销中心线与平台的平行度，则在L长度内百分表读数差值即为垂直度误差，如图8-12a)所示。
2）活塞销孔中心线与活塞中心线位臵度检验：销孔插有心轴3的活塞1垂直平台放臵，用内径千分尺分别测量立式直角平板5紧贴活塞左、右两侧时分别与心轴的距离。两侧距离平均值差的一半即为位臵度误差，如图8-12b）所示，
3）活塞环糟平面与活塞中心线垂直度检验：在图8-12a）上，用百分表沿环槽端平面转动一周，其平面跳动量即为环槽平面与活塞中心线垂直度误差。
4）活塞顶面形状的检测：用样板检测活塞顶面形状是否符合图纸要求。
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