筒式柴油打樁錘是利用燃油爆炸的能量向上推動(dòng)上活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊，進(jìn)行錘擊打樁，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、不需要外部提供能源等優(yōu)點(diǎn)，因而在地基加固施工中發(fā)揮了重要作用。
　　用于筒式柴油打樁錘上下活塞的活塞環(huán)與普通內(nèi)燃機(jī)用的活塞環(huán)一樣，起著密封、導(dǎo)熱、導(dǎo)向和調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油的作用，所不同的是：筒式柴油打樁錘上的活塞環(huán)潤(rùn)滑條件較差，且承受著較大的沖擊負(fù)荷，工作條件尤為惡劣。
　　在為用戶檢修筒式柴油打樁錘的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)大型筒式柴油打樁錘的活塞環(huán)斷裂的概率比較高。下面以D100柴油錘為例，分析活塞環(huán)斷裂的原因，并有針對(duì)性地提出相應(yīng)的對(duì)策。
　　1、筒式柴油打樁錘的工作原理
　　D100筒式柴油打樁錘的爆炸和錘擊部分如圖1所示。當(dāng)柴油錘需要進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，在起落架的作用下將上活塞1向上提升，當(dāng)起落架上的啟動(dòng)杠桿碰到上汽缸的上碰塊時(shí)，上活塞便從起落架上的起動(dòng)鉤中脫落而自由下落。上活塞在下落過(guò)程中撞擊燃油泵的壓油杠桿，使燃油泵將一定量的柴油噴到下活塞11的沖擊面9上。當(dāng)上活塞繼續(xù)下落經(jīng)過(guò)下汽缸3上的吸排氣口2時(shí)，開(kāi)始?jí)嚎s下汽缸內(nèi)的空氣。當(dāng)上活塞的頭部5撞擊下活塞的沖擊面時(shí)，使沖擊面上柴油霧化飛濺到燃燒室內(nèi)，同時(shí)將樁打下。在燃燒室內(nèi)的油霧和高壓空氣混合后被點(diǎn)燃爆炸，爆炸力繼續(xù)將樁往下打，同時(shí)使上活塞向上彈起。當(dāng)上活塞上升離開(kāi)吸排氣口時(shí)，高溫高壓廢氣通過(guò)吸排氣口向汽缸外排放。當(dāng)上活塞繼續(xù)向上升起，使汽缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，新鮮空氣通過(guò)吸排氣口被入汽缸內(nèi)，并徹底將廢氣掃清。燃油泵上的壓油杠桿被釋放恢復(fù)原位，燃油泵內(nèi)的柱塞副中重新吸入一定量的柴油。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)打樁施工作業(yè)。

　　2、活塞環(huán)斷裂的主要原因
　　2.1 活塞環(huán)受下汽缸內(nèi)壁的環(huán)狀凹槽的阻擋而斷裂
　?。?）氣蝕導(dǎo)致下氣缸內(nèi)壁產(chǎn)生環(huán)狀凹槽。
　　如圖1所示，下汽缸3的下部鑲有汽缸套10，汽缸套的上端面與下活塞11的沖擊面9處于同一平面；下活塞上端面的外側(cè)有一環(huán)形凹槽7，上活塞頭部5的外側(cè)有環(huán)形曲口臺(tái)階，環(huán)形凹槽7、環(huán)形曲口臺(tái)階與下汽缸3的內(nèi)壁之間組合成柴油錘的燃燒室。當(dāng)上活塞的頭部5下落撞擊下活塞的沖擊面時(shí)，沖擊面上的柴油霧化飛濺到燃燒室內(nèi)，燃燒室內(nèi)的油霧與高溫高壓空氣混合后發(fā)生爆炸。在爆炸過(guò)程中，高溫高壓的氣體迅速作用到下汽缸的內(nèi)壁上，導(dǎo)致汽缸內(nèi)壁氣蝕而產(chǎn)生一些蜂窩狀的孔穴，造成腐蝕性損壞。由于上活塞和下汽缸的材料都為球墨鑄鐵，而球墨鑄鐵腐蝕的能力相對(duì)較弱。因此，氣蝕對(duì)上活塞頭部的外表面以及下汽缸位于燃燒室處的汽缸內(nèi)壁的影響最為明顯。在長(zhǎng)期使用中，下汽缸位于燃燒室處的汽缸內(nèi)壁不斷受到氣蝕的影響而形成了環(huán)狀凹槽6。環(huán)狀凹槽的寬度與上活塞頭部5的長(zhǎng)度大致相等，環(huán)狀凹槽6的深度與柴油錘的使用時(shí)間和使用條件有關(guān)，在檢修的柴油錘中一般為0.5-10mm。
　?。?）散熱不當(dāng)加劇了環(huán)狀凹槽的形成。
　　風(fēng)冷式柴油打樁錘其冷卻原理是在下汽缸3的下部外側(cè)有多片散熱片8。燃燒室中因爆炸產(chǎn)生的熱量一部分通過(guò)吸排氣口2在換氣的同時(shí)實(shí)現(xiàn)散熱，另一部分熱量由汽缸內(nèi)壁向外傳導(dǎo)，并通過(guò)下汽缸的外部表面尤其是散熱片8與空氣進(jìn)行對(duì)流換熱。當(dāng)外界的散熱條件不理想，比如空氣中的溫度較高、風(fēng)速較小，容易使下汽缸下部的溫度升高；或者由于柴油錘連續(xù)作業(yè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致散熱片不能及時(shí)散熱，也會(huì)使下汽缸的下部溫度升高，因而加劇了氣蝕對(duì)汽缸內(nèi)壁的影響，使汽缸內(nèi)壁上的環(huán)狀凹槽不斷加深。
　?。?）環(huán)狀凹槽形成階梯使活塞環(huán)斷裂。
　　當(dāng)柴油錘進(jìn)行打樁作業(yè)時(shí)，需要整體提升柴油錘，將樁安放在柴油錘下部的樁帽內(nèi)。在柴油錘整體向上提升過(guò)程中，上活塞隨下活塞向下滑移，在滑移過(guò)程中，上活塞的活塞環(huán)4在向外張力的作用下鑲嵌在環(huán)狀凹槽6中，阻擋了上活塞的正常滑移，活塞環(huán)4在上活塞重力的作用下而斷裂。
　　2.2 活塞環(huán)受吸排氣口的阻擋而斷裂
　?。?）下汽缸磨損后吸排氣口處產(chǎn)生銳角。
　　柴油錘下汽缸發(fā)生磨損有兩種情況，一種是柴油錘在垂直施工作業(yè)時(shí)，由于活塞環(huán)4與下汽缸的內(nèi)壁發(fā)生摩擦而磨損，這種磨損相對(duì)較??；另一種是用于打斜樁的大型筒式柴油錘，由于柴油錘在傾斜一定角度的情況下進(jìn)行打樁施工作業(yè)，上活塞重力產(chǎn)生的徑向分力加劇了下汽缸內(nèi)壁的單邊磨損。如圖2所示，下汽缸內(nèi)壁一側(cè)由原來(lái)的虛線位置移到了圖中的實(shí)線位置。當(dāng)這種單邊磨損到一定程度時(shí)，位于柴油錘燃油系統(tǒng)一側(cè)的2個(gè)吸排氣口上原有的過(guò)渡圓角變成了銳角，如圖3所示，虛線處的過(guò)渡圓角已經(jīng)改變了實(shí)線處的銳角。

　　（2）潤(rùn)滑不當(dāng)加劇了吸排氣口處銳角的形成。
　　柴油錘用活塞環(huán)的材質(zhì)為球墨鑄鐵，通過(guò)調(diào)質(zhì)處理提高了活塞環(huán)的硬度和彈性張力，同時(shí)在活塞環(huán)4的外圓周面上還鍍有硬鉻，以提高其表面的耐磨性。因此，活塞環(huán)的表面硬度遠(yuǎn)高于下汽缸內(nèi)壁的硬度。當(dāng)柴油錘用于打斜樁時(shí)，如果潤(rùn)滑油供應(yīng)不充分，則活塞環(huán)與下汽缸內(nèi)壁的摩擦阻力較大，加快了下汽缸內(nèi)壁的磨損，從而加快了吸排氣口處銳角的形成