柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套磨損原因分析及預(yù)防措施

1、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套磨損原因分析及預(yù)防【摘要】:氣缸套的正常磨損有著一定的規(guī)律性。汽缸套的正常磨損也具有必然性，但對(duì)設(shè)備不規(guī)范的操作，維修保養(yǎng)造成的早期磨損是可以避免的。掌握汽缸套磨 損規(guī)律對(duì)了解汽缸套早期磨損原因提供了理論依據(jù)，知其然，知其所以然，通過(guò)對(duì)造 成汽缸套正常磨損和早期磨損原因的分析和總結(jié)，掌握正確操作和維修保養(yǎng)設(shè)備的方 法和措施。努力提高設(shè)備的完好率和使用率。【關(guān)鍵詞】:氣缸套 磨損規(guī)律 正常磨損 早期磨損汽缸套的磨損主要集中在軸向方向和徑向方向。1 氣缸套正常磨損的規(guī)律11軸向截面的磨損規(guī)律：沿著氣缸套軸向方向，在活塞環(huán)的有效行程范圍里呈上大下小趨勢(shì)，即磨成一定的錐度。在第一道活塞

2、環(huán)最上點(diǎn)略下處磨損最大，氣缸活塞環(huán) 接觸不到的部位幾乎沒(méi)有磨損，于是形成了 “缸肩”。而最后一道活塞環(huán)以下部位幾 乎沒(méi)有磨損。12徑向截面的磨損規(guī)律：在平行于氣缸圓周方向的橫截面上，氣缸磨損不均勻，磨損成不規(guī)則的橢圓形。一般是前后或左右方向磨損最大。1.3在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上，不同氣缸磨損情況也不相同，一般水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的第一缸前壁和最后一缸的后壁處磨損較嚴(yán)重。2. 氣缸正常磨損的原因。21氣缸磨損成錐角的原因。2.1.1. 摩擦力不等的影響：做功行程中，燃燒的高壓氣體通過(guò)活塞環(huán)間隙與活塞環(huán)與 活塞之間的配合間隙，穿入活塞環(huán)背面，增大了活塞環(huán)對(duì)氣缸壁的壓力，活塞在上止 點(diǎn)處，第一道活塞環(huán)對(duì)氣缸壁的壓

3、力最大，可達(dá)2940kpa,第二道活塞環(huán)為735kpa, 第三道活塞環(huán)為294kpao隨著活塞的下行，工作氣壓逐漸降低，活塞環(huán)對(duì)氣缸壁的 壓力也隨之下降，由于活塞環(huán)對(duì)氣缸壁的正壓力大，摩擦力也隨之增大大，氣缸摩擦 損失增加，所以越靠近氣缸上部磨損越嚴(yán)重。2.1.2. 潤(rùn)滑條件不同的影響：活塞在它的工作行程中，不僅壓力由大逐漸減小，而且 溫度也由上而下逐漸降低，活塞處在上止點(diǎn)時(shí)，燃燒室的高溫使?jié)櫥拖♂尪魇В?并且上部高壓氣體的吹襲作用強(qiáng)，更促使稀釋的潤(rùn)滑油被吹襲流掉，同時(shí)在燃燒氣體 作用下潤(rùn)滑油還有可能被燒掉。這就使氣缸上部出現(xiàn)干摩擦，向下逐漸出現(xiàn)半干摩擦 和液體摩擦。造成活塞環(huán)在上止點(diǎn)處氣

4、缸壁磨損劇烈，向下則逐漸減輕。2.1.3. 腐蝕磨損的影響：氣缸內(nèi)可燃混合氣燃燒后，產(chǎn)牛的水蒸氣和酸性氧化物（如 二氧化碳，二氧化硫，二氧化氮），溶于水而生成礦物酸，在燃燒過(guò)程中還生成有機(jī) 酸（如硫酸，碳酸等）這些酸性物質(zhì)附在氣缸表面，對(duì)氣缸表面產(chǎn)生腐蝕作用，氣缸 表面經(jīng)腐蝕后形成松散的組織，在摩擦中逐步被活塞環(huán)刮掉。而在氣缸的上部不能完 全被潤(rùn)滑油膜覆蓋，其腐蝕作用更加嚴(yán)重。礦物酸的牛成及其對(duì)磨損的影響與氣缸工 作溫度有直接關(guān)系。冷卻液溫度低于80°c時(shí)，在氣缸壁表面易形成水珠。酸性氧化 物溶于水而生成酸，這種作用隨發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度的降低而增加。2.1.4. 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各缸磨損不均

5、勻，往往是冷卻充分的氣缸磨損更大，其主要原因 是腐蝕磨損。一般水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)，第一缸前部和最后一缸后部冷卻強(qiáng)度大，其磨損也 較大，特別是長(zhǎng)期在低溫環(huán)境下工作時(shí)，對(duì)磨損的影響尤其劇烈。綜上所述，氣缸上部磨損最嚴(yán)重，特別是第一道環(huán)相對(duì)氣缸表面，工作條件最差, 其磨損也最嚴(yán)重。2. 2氣缸磨損成橢圓形的原因：在氣缸橫斷面上即氣缸的圓周方向上。磨損往往呈不 規(guī)則的橢圓形，它與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件，結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。2. 2.1.做功行程時(shí)側(cè)壓力的影響?；钊谧龉π谐虝r(shí)，以很大側(cè)壓力壓向氣缸壁，這 樣就破壞了潤(rùn)滑油膜，增加了氣缸的磨損。2. 2. 2.曲軸軸向應(yīng)力的影響。曲軸不斷前后移動(dòng)，加上曲軸的彎曲變形，造

6、成活塞和 活塞環(huán)在汽缸套內(nèi)部產(chǎn)生不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，使氣缸磨損形成的橢圓的長(zhǎng)軸在曲軸軸線方 向上。3. 氣缸套早期磨損的原因3.1 潤(rùn)滑油濾清器濾清效果差。若潤(rùn)滑油濾清器工作不正常，潤(rùn)滑油得不到有效的 過(guò)濾，潤(rùn)滑油中的機(jī)械雜質(zhì)和發(fā)動(dòng)機(jī)自身的磨屑等，進(jìn)入缸壁間造成磨料磨損。3. 2.空氣濾清器濾清效率低。空氣濾清器的作用是清除進(jìn)入氣缸的空氣屮所含的塵土 和沙粒，以減少氣缸、活塞和活塞環(huán)等零件的磨損。實(shí)驗(yàn)表明，發(fā)動(dòng)機(jī)若不裝空氣濾 清辭，氣缸的磨損將增加6-8倍?？諝鉃V清器長(zhǎng)期得不到清潔保養(yǎng)，進(jìn)氣支管，膠管 有破損，濾清效果差，將加速氣缸套的磨損。3. 3長(zhǎng)時(shí)間低溫運(yùn)轉(zhuǎn)。長(zhǎng)時(shí)間地低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，一是造成燃燒不良

7、，積碳從氣缸套上部開(kāi) 始蔓延，使氣缸套上部產(chǎn)生嚴(yán)重的磨料磨損；二是引起電化學(xué)腐蝕。34柴油發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度一直處在95°c運(yùn)轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑 油變稀，氣缸套與活塞環(huán)在高溫潤(rùn)滑不良的條件下相對(duì)滑動(dòng)，形成局部高溫，發(fā)牛熔 融磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起“拉缸”。3. 5長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于溫度低，機(jī)油粘度大，流動(dòng) 性差，使機(jī)油泵供油不足。同時(shí)，原氣缸壁上的機(jī)油在停車后沿氣缸壁下流，因此在 起動(dòng)的瞬間得不到正常工作時(shí)那樣良好的潤(rùn)滑，致使起動(dòng)時(shí)氣缸璧磨損大大增加。發(fā) 動(dòng)機(jī)機(jī)體溫度過(guò)低，潤(rùn)滑效果差，燃燒，產(chǎn)生積碳多，加速了氣缸的早期磨損。3. 6低溫啟動(dòng)頻繁。

8、柴油中的含硫量過(guò)高，容易生成腐蝕性氣體，造成腐蝕磨損，這 種磨損多發(fā)生在氣缸的上，屮部，要比正常磨損大1-2倍。并且冷卻液溫度過(guò)低，會(huì) 使最大磨損部位下移，氣缸周圍溫度不均衡，使氣缸斷面的磨損不一樣而使圓度誤差 加大，冷卻液強(qiáng)度高的方向磨損大。3. 7潤(rùn)滑不好。不定期更換機(jī)油，所用的機(jī)油牌號(hào)不符合要求或機(jī)油太臟，變質(zhì)，機(jī) 油中有水等原因，使活塞與氣缸之間潤(rùn)滑惡化。其磨損量比正常值大3-4倍。3. &新的或大修后的發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的磨合試運(yùn)轉(zhuǎn)就投入作業(yè)，造成氣缸等零件 的早期磨損。3. 9.維修不當(dāng)引起的磨損3. 9. 1.氣缸套安裝位置不當(dāng)。在安裝氣缸套時(shí)，若存在安裝誤差，氣缸中心線

9、和曲 軸軸線不垂直，會(huì)造成氣缸套非正常磨損。3. 9.2.連桿銅套孔偏斜。在修理中，較削連桿小頭銅套時(shí)，較刀傾斜而造成連桿銅 套孔偏斜，活塞銷中心線與連桿小頭中心線不平行，迫使活塞向氣缸套的某一邊傾斜, 也會(huì)造成氣缸套非正常磨損。3. 9. 3.連桿彎曲變形。由于飛車事故或其它原因，受撞擊的連桿會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，若 不及時(shí)校正而繼續(xù)使用，也會(huì)加速氣缸套的磨損。3. 9. 4.曲軸連桿軸頸和主軸頸不平行。發(fā)動(dòng)機(jī)因燒瓦等原因，會(huì)使曲軸因受到劇烈的 沖擊而變形，若不及時(shí)校正而繼續(xù)使用，同樣會(huì)加速氣缸套磨損。4. 減輕氣缸套早期磨損的措施4.1 止確起動(dòng)和起步發(fā)動(dòng)機(jī)。初次起動(dòng)時(shí)，應(yīng)先使發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)兒圈，待

10、摩擦表面得到 潤(rùn)滑后再起動(dòng)。起動(dòng)后應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)升溫，嚴(yán)禁使用大油門(mén)，待機(jī)油溫度達(dá)到40°c時(shí) 再起步；起步應(yīng)堅(jiān)持掛低速檔，直到油溫正常，方可轉(zhuǎn)為正常作業(yè)。42正確選用潤(rùn)滑油。要嚴(yán)格按季節(jié)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求選用最佳粘度值的潤(rùn)滑油，不 可隨意購(gòu)用劣質(zhì)潤(rùn)滑油。換油的同時(shí)也應(yīng)清潔或更換機(jī)油濾清器。經(jīng)常檢查和保持潤(rùn) 滑油的數(shù)量與質(zhì)量。4. 3加強(qiáng)濾清器的保養(yǎng)。使空氣濾清器、機(jī)油濾清器和燃油濾清器保持良好的工作狀 態(tài)，對(duì)減輕氣缸套的磨損至關(guān)重要。加強(qiáng)對(duì)“三濾”的保養(yǎng)，是防止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入氣 缸，減輕氣缸磨損，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的一項(xiàng)重要措施，在作業(yè)條件惡劣和多風(fēng)沙 地區(qū)尤為重要。4. 4保持發(fā)動(dòng)機(jī)正常

11、工作溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度應(yīng)處在80-90°co溫度過(guò)低， 不能保持良好的潤(rùn)滑，會(huì)增大氣缸壁的磨損，氣缸內(nèi)的水蒸氣易凝結(jié)成水珠，溶解廢 氣中的酸性氣體分子，生成酸性物質(zhì)，使氣缸璧受到腐蝕磨損。試驗(yàn)表明，當(dāng)氣缸璧 溫度由90°c降到50°c時(shí)，氣缸磨損量為90°c時(shí)的4倍。溫度過(guò)高,會(huì)使氣缸強(qiáng)度降 低而加劇磨損，甚至可能使活塞過(guò)度膨脹而造成“脹缸”事故。4. 5提高維修質(zhì)量，嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施作業(yè)。在使用過(guò)程中。及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 及時(shí)予以排除，隨時(shí)更換或維修損壞和變形的配件。安裝氣缸套時(shí)要嚴(yán)格按技術(shù)要求 檢驗(yàn)和裝配。在保修換環(huán)作業(yè)中，要選用彈力適當(dāng)?shù)幕钊h(huán)，彈力過(guò)小，使燃?xì)飧Z入 曲軸箱吹落氣缸壁上的機(jī)油，增大氣缸壁磨損；彈力過(guò)大，直接加劇氣缸壁的磨損， 或因氣缸壁上的油膜遭到破壞而加劇其磨損。結(jié)束語(yǔ)：氣缸套是在潤(rùn)滑不良，高溫，高壓，交變載荷和腐蝕物質(zhì)作用下工作 的，一般情況下，粘著磨損和腐蝕磨損是氣缸套的主要損壞形式。維修保養(yǎng)和使用不 當(dāng)是造成早期過(guò)度磨損主要原因，只有了解，掌握了氣缸套的正常磨損和早期非正常 磨損的規(guī)