遠(yuǎn)洋船用柴油機(jī)缸套工作過(guò)程的分析與研究.doc

遠(yuǎn)洋船用柴油機(jī)缸套工作過(guò)程的分析與研究發(fā)布日期:2009-12-25 點(diǎn)擊次數(shù):119摘要：目前,船舶正朝著大功率,大型化發(fā)展,需要船舶的主動(dòng)力裝置船舶柴油機(jī)具有高可靠性和耐久性?；钊h(huán)和缸套是柴油機(jī)的關(guān)鍵部件，直接決定柴油機(jī)性能的優(yōu)劣，必須投入力量進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：活塞環(huán) 缸套 磨損 拉缸 因素 現(xiàn)象1引言隨著柴油機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，廢氣渦輪增壓器在船上的普遍使用，柴油機(jī)平均有效壓力不斷增大，功率不斷提高。由于重油的燃燒使用，柴油機(jī)已占現(xiàn)代船舶主要?jiǎng)恿Φ?0%以上。而且，隨著船舶發(fā)展的大型化與高速化，柴油機(jī)將進(jìn)一步向高性能、大功率發(fā)展。目前，世界能源緊張，航運(yùn)成本不斷增加，對(duì)船用柴油機(jī)質(zhì)量、使用和管理提出了更高的要求，這就必須重視柴油機(jī)最主要的滑動(dòng)部件活塞環(huán)和氣缸套的研究。2氣缸套摩擦磨損的基本概念2.1氣缸套和活塞環(huán)的接觸運(yùn)動(dòng)條件活塞環(huán)和氣缸套是柴油機(jī)中一對(duì)重要的部件，它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與其它滑動(dòng)部件明顯不同，具休表現(xiàn)在三個(gè)方面：(1)由于活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞環(huán)和氣缸套的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向和速度不斷變化，從而活塞環(huán)和氣缸套之間的摩擦壓力也不斷變化，而且變化幅度很大；(2)缸套和活塞環(huán)的滑動(dòng)摩擦運(yùn)動(dòng)在高溫中進(jìn)行，燃油及滑油的一些燃燒產(chǎn)物也隨之相對(duì)運(yùn)動(dòng)；(3)笫一道壓縮環(huán)在上止點(diǎn)附近的潤(rùn)滑不充分，特別在作功行程中，潤(rùn)滑油膜容易中斷，導(dǎo)致邊界潤(rùn)滑狀態(tài)的產(chǎn)生。2.2磨損概念上述條件下的磨損現(xiàn)象可敘述如下：(1)活塞環(huán)和缸套在往復(fù)滑動(dòng)摩擦?xí)r，如潤(rùn)滑充分，會(huì)形成穩(wěn)定正常的磨損狀態(tài)。但是，如因溫度、壓力、速度或尺寸精度等變化的影響，油膜局部被破壞，致使活塞環(huán)和缸套處在直接接觸的邊界潤(rùn)滑條件下運(yùn)動(dòng)，摩擦阻力增大而引起發(fā)熱軟化。一旦接觸點(diǎn)處油膜被切斷，材料內(nèi)部產(chǎn)生的局部應(yīng)力可能超過(guò)屈服極限，從而成為異常磨損。特別是在上止點(diǎn)附近時(shí)第一道壓縮環(huán)油膜容易破壞，因而缸套磨損的最大值就在該處。如若進(jìn)一步惡化，將引起粘著磨損，有時(shí)甚至發(fā)展到燒結(jié)。另外，這種熔融現(xiàn)象是隨著活塞環(huán)和缸套材質(zhì)(包含表面處理的表面層)的相互親和性，合金性能的不同而有所差異的；(2)由于燃燒產(chǎn)物中含有少量堅(jiān)硬物質(zhì)，活塞環(huán)及缸套或者柴油機(jī)其它部分產(chǎn)生的堅(jiān)硬粉末使活塞環(huán)和缸套產(chǎn)生磨粒磨損；(3)高溫燃?xì)庵苯又率垢滋妆砻嫜趸?、硫化，從而破壞了金屬表面的性質(zhì)，尤其使用劣質(zhì)燃油時(shí)所產(chǎn)生的硫化物等將導(dǎo)致腐蝕磨損。2.3影響摩擦磨損的因素缸套活塞環(huán)摩擦磨損影響因素(1)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)：柴油機(jī)的種類、型式、缸徑、活塞平均速度、轉(zhuǎn)速、平均有效壓力、冷卻方式、燃燒室形狀、燃油噴射方式、增壓方式、潤(rùn)滑方式、掃氣方式、凈化方式以及防止排氣污染的措施等；(2)材質(zhì)表面處理滑動(dòng)特性：化學(xué)成分、金相組織、機(jī)械性能、表面處理、表面光潔度和特性、加工、配合精度和裝配、熱變形等；(3)燃油特性：石油產(chǎn)地和精煉方法、含硫量、殘?zhí)蓟曳直戎?、粘度、十六烷值等?4)潤(rùn)滑油特性：堿值、粘性凈化作用、換油時(shí)間、供油量、燃燒積碳、添加劑等；(5)運(yùn)轉(zhuǎn)條件：負(fù)荷大小、起動(dòng)停車次數(shù)、燃燒狀態(tài)、冷卻水溫的調(diào)節(jié)；(6)維修保養(yǎng)：維修保養(yǎng)環(huán)境、時(shí)間間隔等的管理情況。3目前影響磨損的主要因素作為船用主機(jī)，目前仍是從提高經(jīng)濟(jì)性出發(fā)來(lái)提高輸出功率。3.1大功率化為了提高輸出功率，一般采取增加排氣量、提高轉(zhuǎn)速和提高平均有效壓力等措施。對(duì)于增加排氣量而加大缸徑、采用長(zhǎng)行程、增加缸數(shù)以及提高轉(zhuǎn)速的方法，要和二沖程或四沖程柴油機(jī)機(jī)型及船舶用途等具體情況相結(jié)合。提高平均有效壓力的有效手段是增大壓縮比，但這要受到起動(dòng)困難等的限制。為此，強(qiáng)制向氣缸充入更多空氣是提高有效壓力的最有效手段。隨著從一級(jí)增壓向二級(jí)增壓，從脈沖增壓向定壓增壓以及高性能增壓方式的研制成功，廢氣渦輪增壓器的效率不斷提高。但大功率化導(dǎo)致了氣缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力和熱負(fù)荷都有所上升，使缸套和活塞環(huán)處在更惡劣的條件下工作。3.2燃油的劣質(zhì)化隨著原油價(jià)格的上漲，汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油需求量不斷增加，現(xiàn)在已能使用精煉設(shè)備從原來(lái)的殘?jiān)屠镞M(jìn)一步提取輕質(zhì)成分。因此，船用柴油機(jī)燃用的重油，其密度、粘度、殘?zhí)?、瀝青質(zhì)、硫分以及煉制過(guò)程中催化物質(zhì)的含量和從前船用大型低速柴油機(jī)燃用的重油相比，在質(zhì)量方面有很大差別。4磨損現(xiàn)象4.1拉缸圖1潤(rùn)滑模型圖圖1是活塞環(huán)和氣缸套的潤(rùn)滑模型圖，其中實(shí)線表示附著磨損，虛線表示腐蝕磨損。從Y點(diǎn)開始為高負(fù)荷，油膜出現(xiàn)中斷，產(chǎn)生金屬接觸形成粘著點(diǎn)，引起劇烈的表面損傷；在Z點(diǎn)發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象。最近，由于大功率化及燃油的劣質(zhì)化傾向，高壓高溫?zé)嶝?fù)荷增加，因此，油膜容易破壞，拉缸現(xiàn)象逐漸增加，特別是在初期的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)中更易發(fā)生這種現(xiàn)象。4.2腐蝕磨損隨著燃油的劣質(zhì)化，硫分增加，在燃燒過(guò)程中全部氧化成SO2或SO3氣體，與燃燒過(guò)程中生成的水蒸汽結(jié)合形成硫酸蒸汽。當(dāng)柴油機(jī)冷卻、停下而使溫度達(dá)到硫酸露點(diǎn)以下時(shí)，硫酸蒸汽就凝結(jié)成液態(tài)硫酸造成腐蝕磨損。圖2硫酸的露點(diǎn)計(jì)算值(假定25%的SO2變成SO3、水蒸汽含量5%、空燃比為35:1時(shí)的計(jì)算值)圖2表示燃油中的硫分和硫酸露點(diǎn)溫度的關(guān)系，當(dāng)溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)形成腐蝕磨損，顯著地高于露點(diǎn)溫度時(shí)，就容易成為機(jī)械磨損。圖3實(shí)驗(yàn)室與實(shí)船試驗(yàn)時(shí)硫?qū)Ω滋啄p的影響圖3表示實(shí)驗(yàn)用某型柴油機(jī)燃油含硫率與缸套磨損比率的關(guān)系。圖4腐蝕磨損和水套溫度的關(guān)系圖4表示缸套冷卻水溫度和腐蝕磨損的關(guān)系。4.3磨料磨損燃油噴霧中的瀝青質(zhì)，由于其難燃性而一直噴射到火焰前端才燃燒，這樣熱負(fù)荷就傳給缸套，并引起滑油的惡化和燃燒。又由于芳香族成分的增加，使積碳增加，成為磨料磨損的主要原因。在更劣質(zhì)的催化分解的油中，因混有用作催化劑而含有未回收干凈的鋁硅石和硅酮氧化物等硬質(zhì)顆粒，它們也成為磨料磨損的一個(gè)主要因素，必須引起注意。5耐磨性材料和表面處理5.1耐磨性鑄鐵鑄鐵與鋼的組織不同，不能用布氏硬度測(cè)量的辦法來(lái)評(píng)定。鑄鐵中含有大量以各種不同形態(tài)分布的石墨，這些石墨的形狀排列方式和耐磨性能有直接關(guān)系。研究證明，石墨以中等大小分布時(shí)，比析出又細(xì)又多的石墨，特別是比共晶、網(wǎng)狀小節(jié)點(diǎn)狀分布的耐磨性好。雖然鑄鐵的機(jī)械強(qiáng)度不太高，但它一直占有缸套制造的主要地位，原因是不僅其加工制造容易、價(jià)格低廉，而且在潤(rùn)滑不充分的條件下，甚至接近于無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)時(shí)，也因鑄鐵缸套具有自潤(rùn)滑性而能正常工作。另一個(gè)原因就是分布著能夠貯存潤(rùn)滑油的石墨。對(duì)于鑄鐵基體來(lái)說(shuō)，均勻而且致密的珠光體組織具有最高的耐磨性，鐵素體組織的耐磨性較差。隨著大功率化和劣質(zhì)燃油的使用，含有珠光體組織的石墨鑄鐵已不能滿足耐磨性的要求，需要向合金鑄鐵過(guò)渡。研究結(jié)果表明：向高磷材料里分別添加幾種不同的微量元素形成不同的改善組織，有效地提高了鑄鐵的耐磨性。5.2表面處理表面處理是提高耐磨性的一種措施，其中最常見(jiàn)的是表面硬質(zhì)鍍鉻。由于鉻的硬度和熔點(diǎn)都很高，所以能夠有效防止粘著磨損。但是，鉻在缸套表面不能很好地保存滑油，后來(lái)把鍍鉻表面制成多孔而使之能夠成功保存滑油，這就是松孔鍍鉻技術(shù)。此外還有表面高頻淬火、激光表面淬火、表面離子滲氮等，都能有效地提高缸套表面的硬度和耐磨性。6滑油和表面特性6.1滑油滑油系統(tǒng)是船舶上最重要的系統(tǒng)之一，目前船舶自動(dòng)化程度明顯提高，這就需要滑油系統(tǒng)始終保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。但是，由于燃油的劣質(zhì)化以及大功率化帶來(lái)的熱負(fù)荷的增加，混入滑油的硫酸成分及燃燒殘?jiān)龆?，滑油的氧化污染和變質(zhì)明顯提前。為此，必須選擇與燃油中硫分含量相適應(yīng)的堿性氣缸潤(rùn)滑油。它必須滿足如下二個(gè)功能要求：(1)潤(rùn)滑作用在任何條件下，都要盡量地保持流體潤(rùn)滑狀態(tài)以減少摩擦阻力，減少燒結(jié)和磨損，起到良好的潤(rùn)滑作用。因此，必須處理好滑油的粘度、流動(dòng)性或pH值、水分離性以及揮發(fā)性等；(2)防止劣化作用滑油可以作為冷卻劑對(duì)活塞和氣缸進(jìn)行冷卻，并能在活塞環(huán)和缸套之間形成油膜，起到密封的作用。由于燃油燃燒生成物的混入，以及滑油本身的燃燒氧化、熱分解等原因，可能使滑油失去基本的潤(rùn)滑作用。因此，必須防止內(nèi)、外因素引起的滑油劣化或因此而產(chǎn)生的有害作用。6.2表面特性如前所述，活塞環(huán)與缸套之間的潤(rùn)滑性能愈來(lái)愈惡劣，容易產(chǎn)生異常磨損和拉缸。為了減少這些情況的發(fā)生，需要對(duì)缸套材料、表面處理、滑油等進(jìn)行更深一步的研究，找到能保證潤(rùn)滑的實(shí)用方法。異常磨損和拉缸，一般比較集中在運(yùn)轉(zhuǎn)初期產(chǎn)生。初期階段油膜的形成，油的保存性直接關(guān)系到進(jìn)入正常磨損范圍之后的潤(rùn)滑性能。潤(rùn)滑性能是否良好，取決于缸套的表面加工性質(zhì)和供油的方法。船用柴油機(jī)缸套表面形狀的加工方法有波紋形切削和珩磨加工兩種，大型柴油機(jī)以波紋形切削為主。實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用波紋形切削加工的缸套在行程中間附近的油膜最厚，而在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)處油膜薄。同樣條件下，波紋深度相同時(shí)，波紋間距大的油膜厚度比波紋間距小的要好，一般認(rèn)為波紋間距與波紋深度的比值為400800時(shí)最佳。同時(shí)，為了達(dá)到更好的潤(rùn)滑效果形成理想的油膜，我們可以通過(guò)改變缸套注油孔的位置和油孔的數(shù)目來(lái)改善滑油的保存能力。通過(guò)以上對(duì)缸套工作過(guò)程的研究，為以后我們更深入地改善缸套工作性能并制造出新型的缸套打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī) 拉缸現(xiàn)象 潤(rùn)滑 一、拉缸簡(jiǎn)述 拉缸現(xiàn)象是船用柴油機(jī)在生產(chǎn)、運(yùn)行工作中一種危害性很大也很常見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障。拉缸時(shí)候產(chǎn)生的磨損量很大，可達(dá)到正常磨損的幾十甚至幾百倍。柴油機(jī)的拉缸根據(jù)損傷的程度輕緩不同可以分為擦傷、劃傷和咬死等幾種故障。前兩者是屬于輕微的拉缸行為，通?？勺孕行迯?fù)。若及時(shí)發(fā)現(xiàn)情況，排除故障，可以避免大的漏洞和損失。若拉缸逐步嚴(yán)重，造成活塞與汽缸壁粘連，輕者損壞活塞和汽缸，重者咬死活塞，活塞卡死在缸套里，柴油機(jī)熄火，搖轉(zhuǎn)曲軸不動(dòng)。而拉斷活塞或連桿、打壞機(jī)器、以致造成重大事故。因此對(duì)柴油機(jī)拉缸故障的形成機(jī)理進(jìn)行分析，找出早期預(yù)報(bào)和正確的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)柴油機(jī)正確管理使用，提高可靠性和延長(zhǎng)使用壽命，以及提高管理人員對(duì)故障的排除應(yīng)變能力，都有很重要的意義。 二、拉缸表現(xiàn)跡象 所謂拉缸現(xiàn)象就是在柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的故障，發(fā)生拉缸現(xiàn)象的時(shí)候，外部跡象表現(xiàn)為：1、發(fā)動(dòng)機(jī)聲音沉悶、異常，有“噠噠噠”或“吭吭吭”地異常聲響。2、發(fā)動(dòng)機(jī)有震動(dòng)現(xiàn)象。3、缸套和活塞拉傷，在壓縮和作功行程時(shí)汽缸中發(fā)生串氣現(xiàn)象、串機(jī)油嚴(yán)重、油消耗量增加。4、溫度異常。排氣溫度上升、冷卻水溫度升高、潤(rùn)滑油溫度明顯提高，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、啟動(dòng)困難，曲柄箱冒煙，運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)力，功率不足，柴油機(jī)功率下降。 拉缸產(chǎn)生后，應(yīng)將活塞連桿取下，觀察活塞活塞環(huán)汽缸壁的工作表面沿活塞運(yùn)動(dòng)方向出現(xiàn)的片狀或者條狀的藍(lán)色條紋，形成一定面積的拉毛，其表面硬度比原基體組織有所增高，并伴隨有變色（暗紅或發(fā)藍(lán)）的現(xiàn)象，甚至活塞環(huán)折斷、卡死、拉斷活塞或連桿、打壞機(jī)器。 三、發(fā)生拉缸現(xiàn)象的機(jī)理 眾所周知，船用柴油機(jī)是一種熱能動(dòng)力機(jī)械，工作條件十分惡劣，承受著較高的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。燃燒室是柴油燃燒和工質(zhì)膨脹的場(chǎng)所，活塞、缸套及汽缸蓋等是構(gòu)成燃燒室的主要零部件，其所處的工作環(huán)境是高溫、高壓以及帶有化學(xué)腐蝕性的混合油氣直接作用于燃燒室組件。若維護(hù)保養(yǎng)不好，則拉缸故障時(shí)有發(fā)生。 現(xiàn)代研究表明，柴油機(jī)活塞（環(huán)）缸套的潤(rùn)滑狀態(tài)處在混合潤(rùn)滑模型狀態(tài)，即有時(shí)處于流體潤(rùn)滑狀態(tài)、有時(shí)處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。拉缸故障產(chǎn)生的內(nèi)部機(jī)理籠統(tǒng)地說(shuō)是汽缸內(nèi)壁與活塞環(huán)、活塞之間的工作表面具有一定的硬度和表面粗糙度，在一定溫度條件下相互配合工作，機(jī)油起著潤(rùn)滑、冷卻、清洗和密封的作用。 若由于某種原因，油膜變薄或遭到破壞，因潤(rùn)滑不良出現(xiàn)干摩擦或半干摩擦，造成局部高溫粘附磨損的過(guò)程。而活塞與缸套之間的潤(rùn)滑油膜惡化中斷是產(chǎn)生拉缸的必要前提。由于活塞與缸套之間的潤(rùn)滑油膜一旦中斷，則兩者表面的金屬由原來(lái)的液體摩擦變成固體間的干摩擦或半干摩擦，由于摩擦副表面的高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱，這樣的熱量積累的高溫會(huì)超過(guò)金屬的熔點(diǎn)，引起活塞或活塞環(huán)與缸套表面發(fā)生顯微熔化、撕脫并最終焊接在一起。活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)兩表面熔焊點(diǎn)又被該力扯斷拉開隨之冷卻，這樣就出現(xiàn)了一個(gè)表面的材料轉(zhuǎn)移黏附在另一滑動(dòng)面上形成堅(jiān)硬層或脫落為磨料。如果油膜能及時(shí)得到補(bǔ)救恢復(fù)，可起到清洗和冷卻作用，則溫度下降，微小熔著部分脫落而不會(huì)擴(kuò)展，如果油膜恢復(fù)遲緩，熔著擴(kuò)展將導(dǎo)致大范圍異常磨損，缸壁、活塞，活塞環(huán)急速受到嚴(yán)重?fù)p傷，在缸壁表面上呈現(xiàn)熔融流動(dòng)狀態(tài)，顯出不均勻、不規(guī)則邊緣的溝痕和褶皺，持續(xù)發(fā)展而產(chǎn)生拉缸。另外，從發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油和空氣管路進(jìn)入摩擦區(qū)的硬質(zhì)微粒造成的損壞，也會(huì)促進(jìn)拉缸情況的發(fā)生。 有學(xué)者認(rèn)為“摩擦界面溫度升高導(dǎo)致粘著，摩擦副表面的強(qiáng)烈摩擦導(dǎo)致硬化表面的強(qiáng)烈摩擦導(dǎo)致硬化相的破裂甚至折斷等因素是產(chǎn)生拉缸的根本原因。拉缸首先在接觸載荷較大的局部區(qū)域發(fā)生，再進(jìn)一步擴(kuò)展，從磨損機(jī)理來(lái)看是從正常磨損到嚴(yán)重磨粒磨損的突變。” 四、影響拉缸的其他有關(guān)因素 影響拉缸產(chǎn)生的因素很多，很復(fù)雜，而各種因素之間往往存在著相互影響和相互制約的關(guān)系，具有不確定性。但根本原因就是潤(rùn)滑不良和局部負(fù)載過(guò)大。大的方面可以概括為：活塞組和汽缸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題；工藝水平問(wèn)題；安裝質(zhì)量問(wèn)題；磨合運(yùn)轉(zhuǎn)程序問(wèn)題；潤(rùn)滑油的選擇；燃油的處理以及使用和維護(hù)等方面的問(wèn)題。 結(jié)束語(yǔ)：拉缸屬于一種較為嚴(yán)重的柴油機(jī)故障，輪機(jī)員應(yīng)對(duì)拉缸有個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，在日常的維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)努力避免拉缸故障的發(fā)生。 參考文獻(xiàn)： 1、船舶柴油機(jī)黃少竹 主編 2、船機(jī)維修技術(shù)滿一新 主編3.3 拉缸的原因根本原因是工作表面間的油膜變薄或遭到破壞。其工藝原因是1）材料不匹配，如鍍鉻環(huán)與鍍鉻缸套不匹配；2）活塞環(huán)斷裂；3）磨合質(zhì)量不好；4）潤(rùn)滑、燃燒和冷卻不良5）缸套和活塞環(huán)工作表面的粗糙度不合適，容易引起運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨合拉缸；新造或經(jīng)修理的氣缸套內(nèi)表面粗糙度應(yīng)符合下列要求：高速柴油機(jī) 不超過(guò)Ra0.8m；中速柴油機(jī) 不超過(guò)Ra1.6m；低速柴油機(jī) 不超過(guò)Ra3.2m；6）活塞運(yùn)動(dòng)裝置對(duì)中不良；新造柴油機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)裝置與氣缸套對(duì)中性差，即安裝精度低，或者由于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)板、滑塊、軸承等磨損破壞了活塞運(yùn)動(dòng)部件在氣缸中的正確位置，致使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)和敲擊氣缸，油膜被破壞導(dǎo)致拉缸事故。第八章 柴油機(jī)主要零件的檢修本章主要以柴油機(jī)的重要零件和易損零件為對(duì)象，對(duì)其常見(jiàn)的損壞形式、檢驗(yàn)方法和修理方法等作一介紹，以作為輪機(jī)員在船上自修或進(jìn)廠修理時(shí)的參考。第一節(jié) 氣缸蓋的檢修氣缸蓋是柴油機(jī)的固定件和燃燒室的組成部分。氣缸蓋上安裝著噴油器、起動(dòng)空氣閥、安全閥和示功閥等。筒狀活塞式柴油機(jī)缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣閥，二沖程直流掃氣式柴油機(jī)氣缸蓋上裝有排氣閥。此外，氣缸蓋內(nèi)部有各種氣道和冷卻水空間。船用柴油機(jī)氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式繁多，隨機(jī)型而異，但共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、孔道較多、壁厚不均。氣缸蓋的工作條件極其惡劣。氣缸蓋底面為觸火面，直接與高溫、高壓燃?xì)饨佑|，承受較高的周期變化的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷、燃?xì)飧g與沖刷，產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力。冷卻面承受機(jī)械應(yīng)力與腐蝕。氣缸蓋螺栓預(yù)緊力使氣缸蓋受到壓應(yīng)力，在氣缸蓋截面變化處還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。氣缸蓋常見(jiàn)的損壞形式有底面和冷卻側(cè)表面的裂紋、冷卻側(cè)表面的腐蝕、氣閥座面和導(dǎo)套的磨損等。一、氣缸蓋裂紋的檢修1氣缸蓋裂紋的部位1)氣缸蓋底面裂紋裂紋一般產(chǎn)生在氣缸蓋底面閥孔的邊緣過(guò)渡圓角處和閥孔之間，即有應(yīng)力集中的部位。具體裂紋部位將隨機(jī)型、氣缸蓋結(jié)構(gòu)和材料的不同而異。Sulzer RD和RND型柴油機(jī)氣缸蓋裂紋大多發(fā)生在中央小缸蓋底面上噴油器孔、起動(dòng)閥孔和安全閥孔周圍的過(guò)渡圓角處，且沿徑向擴(kuò)展；在大缸蓋底面上產(chǎn)生圓周向裂紋，如圖8-1(a)所示。目前，柴油機(jī)氣缸蓋多為鉆孔冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻效果較好，一般較少產(chǎn)生裂紋。船用四沖程柴油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，底面上分布著進(jìn)、排氣閥孔、噴油器孔和示功閥孔等，氣缸蓋的強(qiáng)度被嚴(yán)重削弱，且由于各處壁厚不等、溫度不均，以致在底面上孔之間、閥座面上容易產(chǎn)生徑向裂紋，裂紋大多自中央的噴油器孔向周圍其他孔擴(kuò)展，如圖8-1(b)所示。2)氣缸蓋冷卻側(cè)裂紋對(duì)于老式氣缸蓋，因其冷卻側(cè)有環(huán)形冷卻水道，一般多在冷卻水道的環(huán)形筋的根部有應(yīng)力集中處產(chǎn)生裂紋，并且沿圓周方向向深度(即向底面)擴(kuò)展，甚至使氣缸蓋裂穿漏水或者在閥孔壁上產(chǎn)生裂紋，如圖8-2(a)所示。對(duì)于新式鉆孔冷卻的氣缸蓋，在冷卻水側(cè)鉆孔處產(chǎn)生裂紋，并且擴(kuò)展至底面，如圖8-2(b)所示。這種裂紋是淡水中的防腐劑濃度不合適和不良燃燒或者是鉆孔冷卻區(qū)的微生物腐蝕引發(fā)的裂紋。某新造船舶主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)6個(gè)月后產(chǎn)生上述裂紋。2氣缸蓋裂紋的檢驗(yàn)氣缸蓋裂紋通常在下列各種檢驗(yàn)中可以被發(fā)現(xiàn)：(1)根據(jù)中國(guó)船級(jí)社(CCS)的規(guī)范規(guī)定：營(yíng)運(yùn)船舶每5年進(jìn)行一次保持船級(jí)的特別檢驗(yàn)，其中對(duì)柴油機(jī)氣缸蓋及其閥件等進(jìn)行打開檢驗(yàn)；(2)按照主、副柴油機(jī)說(shuō)明書維修保養(yǎng)大綱的要求檢修氣缸蓋及其閥件等；(3)新造、修理的氣缸蓋或懷疑有裂紋的氣缸蓋采用觀察法粗檢，采用無(wú)損探傷如滲透探傷、磁粉探傷、超聲波探傷和水壓試驗(yàn)法等進(jìn)行精檢，判斷氣缸蓋上有無(wú)裂紋。另外，航行中可根據(jù)下列現(xiàn)象判斷燃燒室組成零件有無(wú)穿透性裂紋：(1)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，輪機(jī)員可根據(jù)氣缸或活塞冷卻水壓力表指針波動(dòng)或膨脹水柜水位上下波動(dòng)判斷零件有無(wú)穿透性裂紋。因?yàn)楫?dāng)氣缸蓋或氣缸套有穿透性裂紋時(shí)，燃燒室中的高壓燃?xì)饩蜁?huì)沿裂縫進(jìn)入冷卻水腔，使冷卻水系統(tǒng)的壓力升高，壓力表指針的讀數(shù)增大和膨脹水柜水位升高；當(dāng)氣缸排氣后壓力低于冷卻水壓力，冷卻水自裂縫進(jìn)入氣缸大量漏泄，造成冷卻水壓力急劇降低，壓力表指針的讀數(shù)和膨脹水柜水位則迅速降低。此外，還可從冷卻水溫升高，淡水消耗量增加，掃氣箱有水流出，膨脹水柜的透氣管有氣泡冒出和冷卻水中有油星等現(xiàn)象進(jìn)一步判斷。至于是燃燒室中哪個(gè)組成零件裂穿則需進(jìn)一步檢查。(2)起動(dòng)前進(jìn)行轉(zhuǎn)車和沖車時(shí)，輪機(jī)員應(yīng)打開示功閥觀察有無(wú)水氣或水珠噴出。如有水氣或水珠噴出，表明燃燒室零件有穿透性裂紋或噴油器冷卻水漏泄。此種情況應(yīng)進(jìn)一步檢查和處理，否則缸內(nèi)積水較多直接起動(dòng)就會(huì)造成水擊事故。(3)曲柄箱（或循環(huán)油柜）中滑油量不正常增多或滑油中水分明顯增加，或滑油迅速乳化變質(zhì)，均表明由于燃燒室組成零件有穿透性裂紋使冷卻水大量混入。(4)吊缸檢修時(shí)，輪機(jī)員應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)觀察各個(gè)零件，如發(fā)現(xiàn)活塞、氣缸套或氣缸蓋工作表面有銹痕，或活塞頂部積水等，說(shuō)明燃燒室組成零件有穿透性裂紋。3氣缸蓋產(chǎn)生裂紋的原因氣缸蓋產(chǎn)生裂紋的根本原因是熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力周期作用引起的熱疲勞、機(jī)械疲勞或高溫疲勞，或者是綜合的疲勞破壞。在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中氣缸蓋產(chǎn)生裂紋的直接原因是輪機(jī)員的操作管理不當(dāng)，維修保養(yǎng)不良所致。而設(shè)計(jì)不合理、材料內(nèi)部缺陷和加工制造問(wèn)題不是首先要檢查的，因?yàn)?，一般說(shuō)來(lái)制造廠對(duì)這些問(wèn)題均已妥善解決，其產(chǎn)品也是久經(jīng)考驗(yàn)的。1）操作管理不當(dāng)輪機(jī)員操作管理不當(dāng)將會(huì)造成零件過(guò)熱，機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力過(guò)大引起機(jī)械疲勞或熱疲勞。柴油機(jī)冷車起動(dòng)或起動(dòng)后加速太快，使氣缸蓋等零件觸火面與冷卻面的溫差過(guò)大，熱應(yīng)力增加；柴油機(jī)頻繁起動(dòng)、停車或長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)使機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力增加；冷卻和潤(rùn)滑不良或中斷、停車后立即切斷冷卻水等都會(huì)使零件過(guò)熱，熱應(yīng)力增加。2)維護(hù)保養(yǎng)不良輪機(jī)員未能按照說(shuō)明書維修保養(yǎng)大綱的要求進(jìn)行定期吊缸檢修，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和加強(qiáng)保養(yǎng)；柴油機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)冷卻水不進(jìn)行投藥處理或處理不當(dāng)致使冷卻水腔積垢嚴(yán)重，影響零件散熱產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力；安裝氣缸蓋時(shí)未按照說(shuō)明書的要求上緊氣缸蓋螺栓或各螺栓受力不均，使氣缸蓋產(chǎn)生過(guò)大的附加應(yīng)力等。所以，輪機(jī)員在輪機(jī)管理工作中應(yīng)按照規(guī)定操作、保養(yǎng)，不使零件因管理不正確產(chǎn)生過(guò)大的機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力而損壞，這也是衡量輪機(jī)員業(yè)務(wù)素質(zhì)和技術(shù)水平的標(biāo)準(zhǔn)。4氣缸蓋裂紋的修理氣缸蓋上的穿透性裂紋和關(guān)鍵部位的嚴(yán)重裂紋都必須采用換新辦法處置。如果船上無(wú)備件則只能采用封缸辦法，實(shí)行減缸航行的應(yīng)急措施。為了延長(zhǎng)氣缸蓋的使用壽命，需對(duì)缸蓋上的裂紋進(jìn)行修理。修理前先進(jìn)行無(wú)損探傷查明裂紋的部位、尺寸和深度等，然后再依此和缸蓋材料、結(jié)構(gòu)選用下列不同的修理方法：(l)裂紋微小時(shí)采用銼刀、油石和風(fēng)砂輪等工具打磨裂紋處予以消除，經(jīng)無(wú)損探傷或水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)合格后繼續(xù)使用。否則，繼續(xù)打磨、檢驗(yàn)。若裂紋較深達(dá)壁厚的3% 以上時(shí)，停止打磨改用其他方法修理或報(bào)廢換新。(2)金屬扣合法。氣缸蓋底面和其他部位的裂紋采用金屬扣合法修理，不僅保證零件的強(qiáng)度要求，還可滿足密封性要求。(3)焊補(bǔ)。當(dāng)裂紋較小時(shí)先鏟去裂紋再焊補(bǔ)。為了獲得良好的焊補(bǔ)質(zhì)量，應(yīng)制訂嚴(yán)格的焊補(bǔ)工藝和選用合適的焊補(bǔ)方法。(4)鑲套修理。對(duì)于孔壁上的裂紋，如氣缸蓋上的進(jìn)、排氣閥孔壁和噴油器孔壁的裂紋采用鑲套修理，如圖8-3所示。此法效果好，可使零件繼續(xù)使用2年以上的時(shí)間。襯套的材料一般為不銹鋼或青銅、襯套端部與閥孔底部間墊以紫鋼墊片以增強(qiáng)密封性。(5)膠粘劑修理。對(duì)于氣缸蓋、氣缸套上的裂紋或鑄造缺陷（砂眼），依其部位和工作條件選用有機(jī)或無(wú)機(jī)膠粘劑進(jìn)行修理。(6)覆板修理。氣缸蓋外表面裂紋可采用覆板修理。修理時(shí)，先在裂紋兩端鉆止裂孔，涂膠粘劑(如環(huán)氧樹脂)后將鋼板覆蓋其上，用螺釘將鋼板固緊在氣缸蓋上。以上修理氣缸蓋裂紋的方法亦可用于修理其他有裂紋的零件，應(yīng)依零件的具體情況選用。修理后，對(duì)有密封性要求的零件進(jìn)行液壓試驗(yàn)以檢驗(yàn)修理質(zhì)量。例如，對(duì)氣缸蓋進(jìn)行0.7MPa壓力的水壓試驗(yàn)。二、氣缸蓋氣閥座面的檢修 氣缸蓋上的進(jìn)、排氣閥長(zhǎng)期工作使閥座面產(chǎn)生磨損、燒傷和高溫腐蝕，破壞了閥與閥座的密封性，并影響柴油機(jī)的工作性能。1氣閥座面磨損的檢修氣閥座面磨損后閥線變寬、中斷或模糊不清，氣閥關(guān)閉不嚴(yán)，產(chǎn)生漏氣。原因是高溫下閥座面不斷受到撞擊，座面金屬產(chǎn)生塑性變形和表面拉毛；高壓下閥與閥座的配合面產(chǎn)生微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)使之磨損，當(dāng)配合面間有炭粒和金屬屑等機(jī)械雜質(zhì)時(shí)磨損更加嚴(yán)重。在船上條件下，大型低速柴油機(jī)氣閥磨損后用隨機(jī)專用磨床研磨修復(fù)，座面亦用專用工具研磨。中、高速柴油機(jī)進(jìn)、排氣閥與閥座的配合面磨損后可采用手工研磨修復(fù)。對(duì)于鑄鋼氣缸蓋座面磨損嚴(yán)重時(shí)，允許采用堆焊修復(fù)。中、小型柴油機(jī)氣閥配合面磨損較輕時(shí)采用互研，將氣缸蓋拆下，底面朝上放于平地上，氣閥插于閥孔中，用橡皮碗吸住閥盤底平面，并在閥與閥座配合錐面間放入少量研磨劑或機(jī)油進(jìn)行互研；閥座面磨損較嚴(yán)重時(shí)先機(jī)械加工座面或更換座圈后再與閥互研。對(duì)于中、小型柴油機(jī)氣閥與閥座互研后密封性的檢查方法有以下幾種：(1)在氣閥錐面上用鉛筆每隔35mm畫一條線，然后將閥裝入閥座，壓住閥盤并轉(zhuǎn)動(dòng)90。取下氣閥觀察其上的鉛筆線，若全部被擦掉，表明密封性良好，研磨質(zhì)量高。(2)將氣閥裝入閥座，手動(dòng)使之起落數(shù)次敲擊閥座，若座面上呈現(xiàn)一連續(xù)光環(huán)，表明氣閥與閥座密封性良好。(3)將氣閥裝入閥座，在閥座坑內(nèi)閥盤底面上倒入煤油，5mm后擦凈煤油并迅速提起氣閥，觀察配合面上有無(wú)滲入煤油，沒(méi)有煤油滲漏，表明密封性良好。上述檢查均是在氣缸蓋底面朝上放置時(shí)進(jìn)行的，檢查配合面密封性是研磨的后續(xù)工作。2氣閥座面燒傷、腐蝕的檢修燒傷和腐蝕大多發(fā)生在排氣閥座面上，主要是由于座面的變形、磨損、積炭和座面裂紋等引起氣閥關(guān)閉不嚴(yán)，高溫燃?xì)饴┬故归y座過(guò)熱和金屬元素?zé)龘p；或因閥座過(guò)熱和燃用重油發(fā)生高溫釩腐蝕，閥座面產(chǎn)生麻點(diǎn)、凹坑，甚至局部燒穿。閥盤座面上的腐蝕和燒傷的麻點(diǎn)，凹坑可機(jī)械加工消除，然后用專用磨床修磨，或采用堆焊、噴焊工藝修復(fù)。閥座面的腐蝕、燒傷可用機(jī)加工或手工鉸削修復(fù)，大型柴油機(jī)的排氣閥座面也可采用堆焊、噴焊修復(fù)。損傷嚴(yán)重時(shí)應(yīng)更換座圈。修復(fù)后，氣閥與閥座配合面上的閥線寬度應(yīng)符合表8-1規(guī)定。 CB/T 3503-93 表8-1 閥線寬度（mm） 閥盤端面直徑D50507575125125175175250250閥線寬度2.02.53.04.04.04.0-6.0第二節(jié) 氣缸套的檢修目前，船用大型低速二沖程柴油機(jī)主要采用長(zhǎng)沖程或超長(zhǎng)沖程直流掃氣的換氣形式，其氣缸套較長(zhǎng)(S/D=2.54.2，S為沖程，D為缸徑)，中下部有一圈氣口；老式彎流掃氣的氣缸套下部有兩排氣口。四沖程柴油機(jī)筒形氣缸套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有干式、濕式之分。氣缸套是柴油機(jī)重要而又易于損壞的零件。氣缸套上部?jī)?nèi)表面是燃燒窒的組成部分，直接受到燃?xì)獾母邷?、高壓和腐蝕作用，與活塞組件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使其承受側(cè)推力和強(qiáng)烈地摩擦，氣缸套外圓表面與氣缸體內(nèi)壁組成冷卻水腔，受到穴蝕和電化學(xué)腐蝕作用。常見(jiàn)的氣缸套損壞形式有：內(nèi)圓表面的磨損、腐蝕、裂紋和拉缸；外圓表面的穴蝕和裂紋。根據(jù)中國(guó)船級(jí)社對(duì)營(yíng)運(yùn)船舶保持船級(jí)的特別檢驗(yàn)要求，對(duì)船舶主、副柴油機(jī)氣缸套進(jìn)行打開檢驗(yàn)；柴油機(jī)說(shuō)明書維修保養(yǎng)大綱要求8000h對(duì)氣缸套進(jìn)行一次檢修，此外每當(dāng)?shù)醺讜r(shí)均應(yīng)檢測(cè)氣缸套的損壞情況。一、氣缸套磨損檢修 新造氣缸套內(nèi)孔具有一定的尺寸精度、幾何形狀精度和粗糙度等級(jí)。一般幾何形狀的加工誤差，如圓度誤差和圓柱度誤差應(yīng)在0.0150.045mm以內(nèi)，粗糙度在Ra 0.4Ra l.6m之內(nèi)。氣缸套安裝到氣缸體上后幾何形狀誤差增大，圓度誤差和圓柱度誤差應(yīng)控制在0.05mm以內(nèi)。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)部件在缸套內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)使缸套內(nèi)圓表面產(chǎn)生不均勻磨損，壁厚減薄，圓度誤差和圓柱度誤差大大增加。通常，當(dāng)缸套磨損量超過(guò)(0.4%0.8%)D (D為缸徑)時(shí)，燃燒窒就失去密封性。所以，氣缸套過(guò)度磨損會(huì)使其工作性能變壞，柴油機(jī)功率下降和導(dǎo)致其他零件的損壞。輪機(jī)員應(yīng)該依照說(shuō)明書的要求和柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況對(duì)氣缸套磨損進(jìn)行檢測(cè)，掌握和控制氣缸套磨損狀況，防止發(fā)生過(guò)度磨損。氣缸套內(nèi)孔磨損標(biāo)準(zhǔn)如表8-2所示。大型低速柴油機(jī)鑄鐵氣缸套的正常磨損率應(yīng)小于0.1mm/kh，鍍鉻氣缸套正常磨損率在0.0l0.03mm/kh范圍之內(nèi)。 CB/T 3503-93 表8-2 氣缸套內(nèi)孔磨損極限（mm）氣缸套內(nèi)徑內(nèi)徑增量圓度、圓柱度85-2000.600.10200-3001.000.15300-4001.500.23400-5002.000.28500-6003.000.35600-7004.000.45700-8005.000.60800-9005.700.65900-10006.400.701000-11006.800.75 1氣缸套內(nèi)圓表面磨損測(cè)量目前，無(wú)論是在船上還是在船廠檢測(cè)氣缸套內(nèi)圓表面的磨損情況均是利用一般的量具，如內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑百分表或隨機(jī)專用內(nèi)徑百分表。通過(guò)測(cè)量缸徑和計(jì)算圓度誤差、圓柱度誤差或內(nèi)徑增量，磨損率并與說(shuō)明書或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，最后作出能否繼續(xù)使用的判斷。1）測(cè)量部位測(cè)量氣缸套內(nèi)徑是在沿氣缸套縱向幾個(gè)確定的測(cè)量點(diǎn)的橫截面上測(cè)量首尾方向（y-y，即平行曲軸方向）和左右方向(x-x，即垂直曲軸方向)的氣缸直徑，如圖8-4所示。中、小型四沖程筒形活塞式柴油機(jī)如無(wú)測(cè)量用的定位樣板又缺少說(shuō)明書等資料時(shí)，可參考以下四個(gè)位置進(jìn)行缸套磨損測(cè)量：(1)當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置；(2)當(dāng)活塞位于行程中點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置；(3)當(dāng)活塞位于行程中點(diǎn)時(shí)，末道刮油環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置；(4)當(dāng)活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，末道刮油環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置。還可以根據(jù)氣缸套磨損規(guī)律在以下部位測(cè)量缸徑：(1)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置；(2)第一道環(huán)分別在活塞行程的10%、50%和100%的位置；(3)第一道環(huán)在距氣缸套下端5l0mm的位置。除上述規(guī)定點(diǎn)外，還可依氣缸套長(zhǎng)短和要求，在氣缸套上適當(dāng)部位增加測(cè)量點(diǎn)。大型二沖程柴油機(jī)氣缸套磨損測(cè)量部位一般在柴油機(jī)說(shuō)明書中有明確規(guī)定，并有隨機(jī)測(cè)量用的定位樣板。測(cè)量時(shí)，只需將樣板分別安放在氣缸套的首尾方向和左右方向的位置上，依樣板上的定位孔確定的各測(cè)量截面，測(cè)量其相互垂直的兩個(gè)缸徑。圖8-5為Sulzer RTA38/48型二沖程柴油機(jī)氣缸套測(cè)量位置和定位樣板。表8-3為MAN-B&W MC/MCE型柴油機(jī)氣缸套磨損測(cè)量點(diǎn)的位置，依此可測(cè)量缸套各點(diǎn)的直徑，或依此制作測(cè)量定位板板。2)測(cè)量、記錄與計(jì)算測(cè)量時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確記錄各測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，依此數(shù)據(jù)計(jì)算出各橫截面的圓度并求出最大圓度；計(jì)算出首尾、左右兩個(gè)縱截面的圓柱度并找出最大圓柱度；計(jì)算出內(nèi)徑增量；與上一次測(cè)量比較，確定兩次測(cè)量的間隔時(shí)間以便計(jì)算出這一段時(shí)間內(nèi)缸套的磨損率。將計(jì)算出的最大圓度、最大圓柱度或最大內(nèi)徑增量與說(shuō)明書或標(biāo)準(zhǔn)比較，以確定磨損程度和修理方案。2氣缸套磨損的修復(fù)1)輪機(jī)員自修當(dāng)氣缸套磨損后各項(xiàng)指標(biāo)均未超過(guò)說(shuō)明書或標(biāo)準(zhǔn)的要求，只是氣缸套內(nèi)圓表面有輕微拉痕或擦傷時(shí)，可在船上由輪機(jī)員自修予以修復(fù)。(1)輕微縱向拉痕 (寬0.2%D、深0.05%D數(shù)量3條，D為缸徑) 可用砂紙或油石打磨，使拉痕表面光滑后繼續(xù)使用。當(dāng)氣缸套內(nèi)圓表面縱向拉痕超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，則應(yīng)送廠采用機(jī)加工方法予以消除或減輕。(2)較輕擦傷 (深度0.5mm) 時(shí)可采用油石、銼刀或風(fēng)砂輪等手工消除，使表面光滑后繼續(xù)使用。2)造船廠修復(fù) 氣缸套產(chǎn)生較大拉痕、擦傷、磨臺(tái)和過(guò)度磨損時(shí)應(yīng)拆下氣缸套送船廠修復(fù)，主要方法有：(1)鏜缸修復(fù) 氣缸套內(nèi)圓表面產(chǎn)生較大拉痕、擦傷和磨臺(tái)，或者氣缸套的圓度、圓柱度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，但內(nèi)徑增量尚符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用機(jī)械加工(即鏜缸)方法消除表面損傷和幾何形狀誤差但鏜缸后的內(nèi)徑增量仍應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。(2)修理尺寸法 當(dāng)氣缸套內(nèi)徑增量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在保證氣缸套壁厚強(qiáng)度的前提下進(jìn)行鏜缸，消除氣缸套內(nèi)圓表面的幾何形狀誤差和拉痕、擦傷、磨臺(tái)等損傷，再依鏜缸后的缸徑配制新的活塞組件，以恢復(fù)氣缸套與活塞之間的配合間隙。(3)恢復(fù)尺寸法 當(dāng)氣缸套內(nèi)徑增量超標(biāo)時(shí)，先鏜缸消除氣缸套內(nèi)圓表面的幾何形狀誤差和表面損傷，再根據(jù)氣缸套壁厚要求增加的厚度可選用鍍鉻、鍍鐵或鍍鐵加鍍鉻的工藝，也可采用噴涂工藝，恢復(fù)氣缸套原有的直徑和與活塞之間的配合間隙。氣缸套修復(fù)后裝機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)前必須進(jìn)行磨合運(yùn)轉(zhuǎn)，按說(shuō)明書要求或視修理狀況進(jìn)行。 二、氣缸套裂紋的檢修 柴油機(jī)氣缸套裂紋損壞雖然比氣缸套過(guò)度磨損的數(shù)最少，但在大缸徑、強(qiáng)載的中、低速柴油機(jī)的氣缸套中是常見(jiàn)的損壞形式。氣缸套裂紋大多為熱疲勞和機(jī)械疲勞等破壞。引起疲勞裂紋的原因與氣缸套的結(jié)構(gòu)、材料、毛坯缺陷及維護(hù)管理等有關(guān)。在船上工作條件下，維護(hù)保養(yǎng)不良、管理不當(dāng)往往是產(chǎn)生裂紋的直接原因。一般來(lái)說(shuō)，氣缸套裂紋總是發(fā)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、強(qiáng)度較差和有應(yīng)力集中的部位。常見(jiàn)的氣缸套裂紋部位主要有：1氣缸套冷卻側(cè)裂紋在氣缸套外表面上部支承凸緣的根部多發(fā)生周向裂紋，嚴(yán)重時(shí)擴(kuò)展到氣缸套內(nèi)表面，即裂穿，甚至整個(gè)圓周上裂紋連通，造成支承凸緣以下部分氣缸套脫落的嚴(yán)重事故，如圖8-6（a）所示。國(guó)產(chǎn)9ESDZ43/82型柴油機(jī)、B&W型高增壓柴油機(jī)氣缸套均有此種損壞。產(chǎn)生這種裂紋的原因多為設(shè)計(jì)不合理，支承力點(diǎn)布置不當(dāng)，致使氣缸套受力后在其支承凸緣根部產(chǎn)生過(guò)大的彎曲應(yīng)力，加之，凸緣根部過(guò)渡圓角太小引起應(yīng)力集中，在氣缸套凸緣根部必然產(chǎn)生裂紋。后經(jīng)過(guò)改進(jìn)，即改變支承力點(diǎn)位置，減小或消除彎曲應(yīng)力、增大凸緣根部圓角半徑和控制氣缸蓋螺栓預(yù)緊力等措施，使氣缸套產(chǎn)生此種裂紋的情況得到改善。氣缸套冷卻側(cè)因流通設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不良使冷卻水流速過(guò)高，局部過(guò)度冷卻引起過(guò)大的熱應(yīng)力，再加上流道圓根處如有應(yīng)力集中，在氣缸套冷卻側(cè)就會(huì)產(chǎn)生裂紋，并向內(nèi)圓表面擴(kuò)展，造成氣缸套內(nèi)圓表面上部產(chǎn)生縱向裂紋，如圖8-6(b)所示。此外，當(dāng)二沖程柴油機(jī)氣缸套有內(nèi)鑄冷卻水管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縱向裂紋，甚至裂至內(nèi)圓表面。這是由于氣缸套鑄造時(shí)，內(nèi)鑄冷卻水管與氣缸套之間熔合不良或因冷卻水壓力波動(dòng)，也可能因冷卻水處理不佳發(fā)生腐蝕等導(dǎo)致。目前，新式二沖程柴油機(jī)的氣缸套均為鉆孔冷卻，冷卻效果好，熱應(yīng)力很小，能有效地防止裂紋的產(chǎn)生2氣缸套內(nèi)因表面裂紋二沖程柴油機(jī)氣缸套內(nèi)圓表面上部縱向裂紋或龜裂嚴(yán)重時(shí)會(huì)擴(kuò)展到冷卻側(cè)。這是由于冷卻水側(cè)結(jié)垢較厚或有死水區(qū)時(shí)，會(huì)使氣缸套局部過(guò)熱產(chǎn)生裂紋，或者由于過(guò)大的交變熱應(yīng)力引起的熱疲勞裂紋。裂紋始于氣缸套內(nèi)圓表面，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后裂穿。此外，如果燃油粘度過(guò)高或噴射壓力較大，使燃油噴射距離加長(zhǎng)，熾熱的火焰侵襲氣缸套內(nèi)圓表面造成局部過(guò)熱時(shí)，也會(huì)使氣缸套內(nèi)圓表面上部產(chǎn)生裂紋，如圖8-7（a）。氣缸套排氣口附近的裂紋是由于排氣溫度過(guò)高，排氣口附近金屬過(guò)熱所致。此外，拉缸會(huì)使內(nèi)圓表面產(chǎn)生縱向裂紋和氣口處產(chǎn)生裂紋，如圖8-7(b)。3氣缸套裂紋的修理 航行中氣缸套內(nèi)表面產(chǎn)生有一定間隔的少量縱向裂紋的，可采用波浪鍵和密封螺絲扣合法修理，效果較好。例如某輪主柴油機(jī)2號(hào)缸的氣缸套內(nèi)圓表面產(chǎn)生2條長(zhǎng)約260mm的縱向裂紋，采用此法修理后使用2年以上。當(dāng)裂紋較嚴(yán)重或己裂穿時(shí)，則應(yīng)換新氣缸套。航行中氣缸套裂紋嚴(yán)重又無(wú)備件時(shí)，采用封缸措施實(shí)行減缸航行。三、拉缸 拉缸是柴油機(jī)活塞組件與氣缸套配合工作表面相互劇烈作用(產(chǎn)生干摩擦)，在工作表面上產(chǎn)生過(guò)度磨損、拉毛、劃痕、擦傷、裂紋或咬死的現(xiàn)象，拉缸是在有潤(rùn)滑條件下產(chǎn)生的不同程度的粘著磨損。拉缸輕時(shí)，使氣缸套、活塞組件受損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成咬缸的惡性機(jī)損事故。近年來(lái)，隨著柴油機(jī)增壓壓力和單缸功率的提高，氣缸套和活塞組件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷增加，再加上柴油機(jī)燃用高粘度劣質(zhì)燃油等使拉缸事故更易發(fā)生。1拉缸的主要癥狀(1)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音不正常，發(fā)出吭吭聲或嗒嗒聲；(2)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降乃至自動(dòng)停車因?yàn)闅飧變?nèi)摩擦功大增；(3)曲柄箱或掃氣箱冒煙或著火由于缸套和活塞組件溫度升高，使曲柄箱或掃氣箱空間加熱，油或積油蒸發(fā)成油氣，當(dāng)活塞環(huán)粘著或斷環(huán)失落時(shí)使燃?xì)庑孤┮灾轮穑?4)排煙溫度、冷卻水溫度和潤(rùn)滑油溫度均顯著升高；(5)吊缸檢查可以發(fā)現(xiàn)氣缸套和活塞環(huán)、活塞工作表面呈藍(lán)色或暗紅色，有縱向拉痕；氣缸套、活塞環(huán)，甚至活塞裙異常磨損，磨損量和磨損率很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常值。2柴油機(jī)拉缸種類一般柴油機(jī)拉缸事故多發(fā)生在運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨合階段和長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)以后。根據(jù)拉缸發(fā)生的時(shí)間和損傷特點(diǎn)分為以下兩類：1）柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨合拉缸這種拉缸事故發(fā)生在新造或修理后的柴油機(jī)磨合階段，損傷部位在氣缸套和活塞環(huán)工作表面，嚴(yán)重時(shí)波及活塞裙外表面。有關(guān)磨合拉缸的問(wèn)題已在第二章介紹，不再多述。2）柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的拉缸這種拉缸事故發(fā)生在柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間(數(shù)千小時(shí))以后，拉缸使活塞裙外表面燒傷、磨損和氣缸套內(nèi)上止點(diǎn)附近壁面嚴(yán)重磨損及氣口筋部裂紋。鑄鐵氣缸套與鋁合金活塞發(fā)生拉缸時(shí)，可使活塞材料熔化并與氣缸套表面焊接。3拉缸的工藝原因柴油機(jī)拉缸事故的根本原因是氣缸套與活塞環(huán)工作表面間的油膜變薄或遭到破壞所致。當(dāng)油膜變薄或局部破壞失去油膜時(shí)，使氣缸套和活塞環(huán)配合表面的金屬直接接觸，發(fā)生粘著磨損，進(jìn)一步發(fā)展和惡化即形成嚴(yán)重的拉缸事故。使?jié)櫥湍ぷ儽『推茐牡囊蛩剌^多，除潤(rùn)滑油品質(zhì)不佳、供油不足或中斷、氣缸套冷卻不良缸壁過(guò)熱、超負(fù)荷等因素外，柴油機(jī)制造與安裝精度和使用中的精度降低也是不容忽視的重要原因。所以，還應(yīng)從工藝上分析產(chǎn)生拉缸的原因。1）氣缸套與活塞環(huán)工作表面的粗糙度不合適容易引起運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨合拉缸 氣缸套和活塞環(huán)的表面粗糙度對(duì)磨合過(guò)程有很大影響。表面初始粗糙度等級(jí)過(guò)低，表面太粗糙難以在較短的時(shí)間內(nèi)完成良好的磨合；若表面初始粗糙度等級(jí)過(guò)高，表面太光潔，難以存油而使金屬直接接觸，造成粘著磨損。新造或經(jīng)修理的氣缸套內(nèi)表面粗糙度應(yīng)符合下列要求：高速柴油機(jī) 不超過(guò)Ra0.8 um中速柴油機(jī) 不超過(guò)Ral.6 um低速柴油機(jī) 不超過(guò)Ra3.2 um2)活塞運(yùn)動(dòng)裝置對(duì)中不良引起拉缸新造柴油機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)裝置與氣缸套對(duì)中性差，即安裝精度低，或者由于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)使導(dǎo)板、滑塊、軸承等磨損破壞了活塞運(yùn)動(dòng)部件在氣缸中的正確位置，致使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)和敲擊氣缸，油膜被破壞導(dǎo)致拉缸事故。例如某油輪主機(jī)修理后試車時(shí)發(fā)生第一、五缸拉缸事故，起因是活塞運(yùn)動(dòng)裝置對(duì)中不良。表8-4示出第一、五缸活塞與氣缸套間隙測(cè)量值。分析數(shù)據(jù)可以看出，該筒狀活塞式柴油機(jī)的第一、五缸首尾方向上出現(xiàn)零值，表明活塞在氣缸中向首端傾斜。 表8-4 活塞與氣缸套間隙（mm）缸號(hào)第一缸第五缸測(cè)量部位首尾首尾上止點(diǎn)上0.510.830.460.91下0.2000.310下止點(diǎn)上0.460.890.510.84下0.200.020.280 活塞與氣缸之間的配合間隙反映二者的對(duì)中情況，配合間隙過(guò)大、過(guò)小或分配不均都會(huì)導(dǎo)致拉缸。間隙過(guò)大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生燃?xì)庀赂Z，破壞油膜；間隙過(guò)小，金屬直接接觸甚至粘著，當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生拉缸；間隙分布不均，活塞運(yùn)動(dòng)部件在缸中傾斜，往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)敲缸，破壞油膜，產(chǎn)生拉缸。4防止拉缸的工藝措施1）保證活塞運(yùn)動(dòng)裝置良好的對(duì)中性 新機(jī)在船上安裝時(shí)應(yīng)保證安裝質(zhì)量，保證活塞運(yùn)動(dòng)部件與固定件之間要求的配合間隙符合說(shuō)明書或規(guī)范要求，從而使其具有良好的對(duì)中性。運(yùn)轉(zhuǎn)中的柴油機(jī)應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)管理，減少導(dǎo)板、軸承等的磨損，加強(qiáng)定期檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)失中現(xiàn)象，防止由于對(duì)中不良導(dǎo)致拉缸。2）氣缸套內(nèi)圓表面采用波紋加工或珩磨加工采用波紋加工或珩磨加工氣缸套，不僅使其內(nèi)圓表面具有合適的粗糙度，而且在表面上形成網(wǎng)狀溝紋。這種網(wǎng)狀溝紋的表面減少了活塞環(huán)與氣缸套的接觸面積，提高了單位面積壓力，加速磨合；由于溝紋可以貯油，有利潤(rùn)滑，尤其缺油時(shí)溝紋內(nèi)的油可以補(bǔ)充，從而可以防止拉缸的產(chǎn)生。通常大型柴油機(jī)氣缸套采用波紋加工，首先進(jìn)行波紋切削，使表面呈波紋狀，然后再進(jìn)行珩磨，將波紋頂部磨去15%，這樣的表面結(jié)構(gòu)磨合效果更佳，拉缸發(fā)生率大大降低，如圖8-8 所示。中、小型柴油機(jī)氣缸套則采用珩磨加工或振動(dòng)加工，以形成良好的抗拉缸表面。3）氣缸套內(nèi)圓表面強(qiáng)化處理 氣缸套內(nèi)圓表面采用松孔鍍鉻、噴鉬、離子氮化處理等工藝來(lái)提高表面的耐磨性、抗咬合性，以提高缸套的抗拉缸性能。4）活塞環(huán)外表面強(qiáng)化處理采用鍍錫、鍍鋅、鍍鉛等工藝，在活塞環(huán)外表面上鍍覆一層5-l0 m的金屬，可加快活塞環(huán)與缸套的磨合，提高配合面的密封性，減少由于竄氣破壞油膜引起的拉缸事放?；钊h(huán)外表面噴鉬，可以提高抗咬合性能和提高耐磨性；因?yàn)殂f的熔點(diǎn)高達(dá)2640C和噴鋁層多孔且孔分布均勻，貯油性好。5拉缸時(shí)的應(yīng)急措施航行中，柴油機(jī)一旦發(fā)生拉缸事故，輪機(jī)員應(yīng)沉著冷靜地分析情況，積極設(shè)法采取可行的應(yīng)急措施。根據(jù)拉缸程度、情況、海域或航道情況、柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等按說(shuō)明書指導(dǎo)或自行決定應(yīng)急措施。例如，當(dāng)拉缸尚不嚴(yán)重，海面情況不允許停車檢修或者距目的港(或任何港口)較近時(shí)，可采取簡(jiǎn)單的減缸航行措施；拉缸較為嚴(yán)重發(fā)生咬缸或自動(dòng)停車時(shí)，雖距目的港較遠(yuǎn)，但海面平靜則可停車吊缸修理；若無(wú)備件，可采用完全減缸航行。 第三節(jié) 活塞的檢修活塞是柴油機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)機(jī)件之一，燃燒室的組成部分?；钊ぷ鲿r(shí)承受著很大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，同時(shí)還承受著摩擦。因此，在使用中活塞容易損壞，特別是高速柴油機(jī)的活塞?；钊闹饕獡p壞形式有：外圓表面及環(huán)槽的磨損、裂紋和破裂，頂部燒蝕等。一、活塞的損壞與檢修1活塞外表面的磨損檢測(cè)1）活塞外表面磨損部位與檢測(cè)一般中、小型柴油機(jī)的筒形活塞裙部外表面容易發(fā)生磨損。這是由于運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞裙部起導(dǎo)向作用和承受側(cè)推力的結(jié)果。大型十字頭式柴油機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)是靠導(dǎo)板、滑塊起導(dǎo)向作用和承受側(cè)推力，況且活塞與氣缸之間的間隙較大，所以正常運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞外圓面是不會(huì)磨損的，只有在活塞運(yùn)動(dòng)裝置不正和拉缸等異常情況下才會(huì)發(fā)生?；钊共客獗砻婺p后，裙部直徑減小，活塞與氣缸的間隙增大，活塞橫截面產(chǎn)生圓度誤差、縱截面產(chǎn)生圓柱度誤差。這些都直接影響活塞的工作性能和柴油機(jī)的功率。在船上是通過(guò)測(cè)量活塞直徑來(lái)檢驗(yàn)活塞的磨損程度。通常采用外徑千分尺、游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量部位為活塞的上部、中部和裙部的外徑，有承磨環(huán)的活塞應(yīng)測(cè)量每道環(huán)的外徑。測(cè)量每一測(cè)量點(diǎn)的橫截面上相互垂直的兩個(gè)直徑：平行曲軸方向的直徑和垂直曲軸方向的直徑。將測(cè)量值記錄在表格中，計(jì)算出每個(gè)橫截面的圓度、縱截面的圓柱度，以其中最大值與說(shuō)明書或標(biāo)準(zhǔn)比較，以確定活塞的磨損程度。表8-5為活塞裙部外表面的圓度，圓柱度的磨損極限。 CB/T3543-94 表8-5 活塞裙部外圓磨損極限（mm）氣缸直徑 筒型活塞裙部圓度、圓柱度十字頭活塞裙部圓度、圓柱度100-1500.12-150-2000.12-200-3500.150.30300-3500.200.30400-5000.250.38500-5500.300.45550-600-0.50600-650-0.60650-700-0.65700-750-0.75750-800-0.85800-850-0.95850-900-1.05900-950-1.15950-1000-1.251000-1050-1.351050-1100-1.402)活塞外圓表面磨損的修復(fù)活塞裙部外圓表面磨損不太嚴(yán)重時(shí)，采用光車裙部外圓，消除幾何形狀誤差。光車后仍滿足表10-1所列活塞與氣缸間隙時(shí)可繼續(xù)使用。否則依活塞材料不同采用不同的對(duì)策，鋁活塞采用換新；鑄鐵活塞采用熱噴涂、鍍鐵等工藝恢復(fù)尺寸；鑄鋼活塞采用鍍鐵、堆焊金屬等恢復(fù)尺寸。承磨環(huán)適度磨損、嚴(yán)重拉傷或松動(dòng)時(shí)應(yīng)換新。2活塞環(huán)槽的磨損檢修1）環(huán)槽磨損的原因活塞環(huán)槽端面磨損是活塞常見(jiàn)的損壞形式，尤其以鋁合金活塞為多。環(huán)槽端面磨損主要是由于環(huán)在環(huán)糟中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，包括環(huán)在環(huán)槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)(即環(huán)上、下運(yùn)動(dòng))、環(huán)的徑向脹縮運(yùn)動(dòng)、環(huán)在環(huán)槽中的轉(zhuǎn)動(dòng)和扭曲運(yùn)動(dòng)。其次是由于新氣中的灰塵硬質(zhì)顆粒、燃?xì)庵械奶苛?，尤其是燃用重油時(shí)的更大更堅(jiān)硬的炭粒，這些硬質(zhì)顆粒在環(huán)與環(huán)槽端面之間形成磨粒加速環(huán)槽端面的磨損。此外，如果燃燒室的高溫使活塞頭部和環(huán)糟變形、材料性能下降、環(huán)與環(huán)槽端面間的油膜破壞時(shí)，