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1、 轮机工程系毕业论文 南通航运职业技术学院毕业设计（专题论文）题 目 船用主机拉缸的原因及预防分析 姓 名 系 部 专 业 班 级 学 号 指导教师 2016年5月28日17船用主机拉缸的原因及预防分析摘要:拉缸是主机经常发生的故障之一,是主机活塞组件与气缸套配合工作面相互剧烈地作用(干摩擦),在工作表面上产生拉毛、划痕、擦伤或咬死的损伤现象,轻者使缸套、活塞、连杆损坏,严重时使整个主机报废。本文主要介绍了船舶主机拉缸的主要症状,分析了主机拉缸故障发生的原因,提出了预防措施。有不足之处希望老师及同学提出建议和意见。 关键词:主机;拉缸;故障原因;预防措施;管理办法;目录引言3*主机简要介绍：3
2、1拉缸的主要症状42拉缸原因分析52.1冷却系统工作有问题引起的拉缸的故障原因分析52.2润滑系统工作有问题形成拉缸的故障原因分析72.3燃油供给系统工作有问题形成拉缸的故障原因分析72.4操作和维修保养方面引起拉缸的故障原因分析83预防措施84结语95总结9致谢语10*主机简要介绍：*采用的是重庆康明斯设备有限公司生产的康明斯船用柴油机KTA19-M47型号的发动机，其排量为19升，缸径159mm，冲程159mm，6缸，采用增压中冷的进气方式，为持续功率（这种功率标定的发动机允许在全负荷下连续不断的使用。这种功率为IS03046标准功率），最大功率为350KW，额定转速为1800r/m，其压
3、缩比为15.5，其发货顺序为1-5-3-6-2-4，排气温度为466。是四冲程机。康明斯船用发动机性能曲线1 拉缸的主要症状(1)主机运转声音不正常,发出“吭吭”声或“嗒嗒”声。(2)主机转速下降乃至自动停车，由于摩擦增大，导致主机转速下降，甚至停车。(3)曲柄箱或扫气箱冒烟或着火。拉缸时，活塞、缸套等零件温度升高，使曲轴箱或扫气箱内部加热，积油蒸发而形成烟或活塞环粘着引起燃油泄漏从而导致扫气箱着火。(4)排烟温度、冷却水温度和润滑油温度明显升高。(5)在拆验时,柴油机的拉缸损伤是极易辨认的。通常,四冲程柴油机拉缸多出现在活塞位于上止点位置时第一道活塞环附近,而二冲程柴油机则出现在排气口附近。
4、严重的拉缸,由于熔着磨损产生变形,常常露出新的金属表层,因此,磨损表面特别光亮。在磨损大的情况下,滑动表面可以看到暗红色或蓝色伤痕沟纹,有的甚至在薄弱部位发生裂纹以至裂纹破坏。2拉缸原因分析2.1冷却系统工作有问题引起的拉缸原因分析主机拉缸最主要的原因是主机过热。当冷却系统维护不善,过高的机温不仅使零件的机械强度、弹性和耐磨性下降,而且使气缸内壁的润滑油膜无法形成;同时,高温使零件膨胀变形,严重地影响配合零件的正常间隙,甚至卡死。冷却系统水温过高形成拉缸的主要原因有:(1)气缸套安装有问题气缸套安装质量有问题,引起其局部变形,使活塞和气缸套间隙为负值,从而导致拉缸。如某柴油机因封水橡皮圈太粗,
5、使气缸装进气缸体时过紧而局部变形,局部向内凸起。结果,机器运行后在封水橡皮圈区域左右对称4060范围内的气缸套表面拉毛,同时,活塞在活塞销孔两边4060范围内拉毛。(2)气缸套与活塞组件装配间隙过大或过小间隙过大,不仅窜气严重,破坏油膜,而且活塞在气缸内摆动过大时,活塞环外圈工作面的上下棱缘与气缸壁接触,使接触压力增大,容易破坏油膜,引起拉缸。间隙过小,使活塞环出现所谓“机械粘着”,随着活塞环的往复上下运动,环和气缸壁之间可能出现过大的接触压力而粘着,使环胀死,不仅环可能被拉断,而且会产生拉缸。(3)活塞对中有问题活塞对中有问题或者由于导板、滑块、轴承等部件的磨损,破坏了活塞在气缸内的正确位置
6、，使得活塞在气缸中往复运动时,润滑油膜遭到局部破坏,甚至还会使活塞和缸套发生机械撞击而出现敲击,发展下去就会造成拉缸事故。(4)活塞环开口间隙过小活塞环安装时直切口活塞环的最小间隙一般为缸径的0.7%,斜切口活塞环的最小间隙大约相当于缸径的0.5%左右。柴油机运行时,活塞环和气缸套都因温度增高而膨胀。但是,活塞环温度比气缸套高,沿圆周方向伸长多一些,开口间隙减小。当活塞环移到气缸下部工作表面时,因为气缸套的温度较低,膨胀小,而且磨损也小,活塞环开口间隙就有可能消失,甚至形成负值,从而可能引起拉缸。(5)气缸套和活塞环磨损严重及活塞环弹力不足活塞环与气缸套磨损严重,活塞环弹力足,造成漏气现象。使
7、得气缸局部工作表面温度升高,滑油变质,油膜破坏。严重时,会引起缸套和活塞环表面烧伤,导致拉缸事故和扫气箱着火。(6)润滑有问题及润滑油供应不足润滑油粘度太小,形成油膜太薄,容易引起气缸套和活塞的直接接触。粘度过大,流动性差,由于注油孔数目有限,不易形成均匀连续的油膜,而且还可能造成气缸套工作表面的污染和注油器功能损坏,使得注油器失效,滑油供应中断。另外,润滑油散布性有问题,同样也不易形成均匀连续的油膜。润滑油抗氧化的稳定性差,在高温燃气作用下会很快氧化和裂化变质而丧失润滑性能。氧化后生成的有机酸会使润滑油中酸值增加,生成胶状物质和沥青状晶体,油色变深,粘度增加。因此,在管理中不能把不同成分的润
8、滑油和含有不同添加剂的各种高碱性润滑油混合起来。因为混合后,会发生化学反应,丧失其原来的润滑性能,引起磨损加快而导致拉缸。(7)燃烧有问题柴油机因油质变化,燃烧有问题,引起拉缸。如Fiat大功率柴油机使用国产20号重柴油,因十六烷值,燃烧时着火点过低、时间长,火焰比较长,在高负荷下火焰直接烧到气缸套上,把气缸套上的油膜烧掉,造成润滑恶化,导致拉缸。(8)冷却不足大型低速柴油机在额定负荷和正常冷却的情况下,第一道环对应缸套处的温度在200左右。当冷却水量压力不足、冷却水腔内水垢、铁锈过多、或者冷却水供应中断时,气缸套工作表面温度过高、油膜不易建立、甚至烧焦,导致气缸套上部工作表面出现拉缸。在日常
9、的值班过程中，在管理工作中,适当掌握和控制冷却水温至关重要。过冷时,不仅影响热效率,而且气缸套内外承受巨大的温差,容易造成事故;冷却水过热时,不利于散热,导致缸内有积炭。因此,要尽量按照柴油机说明书的要求控制冷却水温度。(9)初期磨合运转有问题一台新柴油机或柴油机刚更换过气缸套与活塞环,零件表面虽然都具有较高的光洁度,但从微观看,仍不可避免地存在着凹凸不平的加工痕迹。在初期运转时,相对运动表面微观凸起处产生金属直接接触,油膜不易形成,出现干摩擦现象。在这种情况下,如果直接带负荷运转必然要出现拉毛、擦伤甚至发生“咬死”现象,形成拉缸。 （10）柴油机超负荷运转 柴油机长期超负荷运转,或者由于某种
10、原因各缸负荷不均,使个别缸处于长期超负荷状态,都会引起气缸内温度过高,从而造成拉缸。2.2润滑系统工作有问题形成拉缸的原因分析(1)选用机油级别不当。如果选用了劣质机油或质量很低的机油,机油粘度过低,油膜容易破坏,在高温摩擦面上不易形成足够厚度的油膜,机件得不到正常的润滑会增大磨损;同时密封作用有问题,易使气缸漏气,降低功率,还易使废气窜入曲轴箱,机油受到稀释和污染,并使燃烧室机油积炭增多而导致活塞拉缸。另外,不同级别机油含添加剂是不同的,耐挤压抗磨损程度不同,选用低档油可能会因抗磨性不足而拉缸。(2)机油油量不足。若机油油量不足(油面过低),主机各润滑部件不能实现正常润滑,各机件表面因此产生
11、干摩擦而加剧磨损,引发拉缸。(3)机油压力过低。机油压力过低,则润滑系统不能实现正常的机油循环和压力润滑,即无法将足量的机油可靠地供至各零件的摩擦表面而得不到充分的润滑,从而导致异常磨损或拉缸。(4)机油变质。机油在主机不断的工作过程中,会被从空气中吸入的尘土以及主机本身燃烧产物和磨损产物污染而变脏,并在高温影响下逐渐恶化变质,最终使润滑性能和润滑效果达不到使用要求;机油若含有酸性化合物,不但使机油颜色变黑,粘度下降,而且对零件摩擦表面具有腐蚀作用,使各零件得不到正常的润滑而加大机件磨损。2.3燃油供给系统工作有问题形成拉缸的原因分析(1)主机燃油质量有问题。劣质燃油,经喷油器喷射后的雾化质量
12、差,喷柱中油粒平均直径大,一方面是主机的滞燃期延长,当主机一旦着火,其压力升高率迅速升高,从而使主机工作粗暴,甚至产生敲缸;另一方面使后燃增加,排气温度升高,冒黑烟,同时严重污染燃烧室,所产生的不完全燃烧产物有一些混入气缸壁的润滑油中,在活塞环槽中堆积,堵塞了槽壁,使活塞环卡死,破坏了燃烧室的密封,导致燃气泄露,泄露的高温燃气可能烧掉气缸壁上润滑油膜,使活塞的润滑状况更加恶化,这就大大增加了拉缸的危险性。(2)主机供油提前角不正确。喷油提前角不正确,不论是提前还是延后,都将导致燃油燃烧不完全。主机不仅工作粗暴,而且极易造成主机过热,产生拉缸故障。(3)喷油泵油量太大或供油不均匀。主机各缸供油量
13、太大或供油时间不均匀,喷入气缸的柴油无法充分燃烧,将会使部分气缸燃烧过程恶化,冒黑烟,燃烧室内严重积炭,加速气缸、活塞和活塞环的磨损,导致主机过热和出现敲击声响,油量太大是造成拉缸的主要原因之一。(4)主机喷油器工作有问题。当喷油器喷油压力过低会出现滴油、二次喷射、雾化有问题等情况,活塞顶积油处局部温度过高,热应力增大,以致活塞烧蚀而拉缸。2.4操作和维修保养方面引起拉缸的原因分析(1)主机启动即投入全负荷运行。主机启动即投入全负荷工作,此时主机温度低,活塞缸套的间隙很小,加之润滑状况有问题,容易产生拉缸。(2)主机低速运转时间过长。主机长时间低速无负荷运转,由于整体温度低,各运动部件的间隙相
14、对小,会加剧相关运动部件的磨损。如果活塞环与缸套磨损过大,会使机油上窜燃烧室,导致主机工作无力,冒蓝烟,燃烧室积炭增多,大负荷工作时就容易造成主机拉缸故障。(3)主机长时间超负荷运行。主机长时间超负荷运行,或主机散热有问题时,活塞长期受到过高热应力和机械应力作用,易于疲劳烧蚀,容易产生拉缸。(4)装配质量不过关。主机在检修过程中,不能执行修理规程,如活塞边间隙、端间隙过小,使活塞环因膨胀受卡阻而折断造成拉缸;或活塞销与座孔配合过松而发生窜动,而卡簧弹力又不足,致使活塞销窜出将缸壁拉伤。(5)检修时不注意清洁。主机进行修理时,不注意清洁,将铁屑及砂粒带进气缸,或混入油底壳机油内,使机油杂质增多而
15、造成拉缸。(6)大修后进行磨合时超速、超载。主机大修后,应进行一定时间或一定里程的磨合,在这一时期内超速、超载,都会引起缸套、活塞的早期恶性磨损而导致拉缸。3预防措施(1)加强冷却系统的维护与检查。运行中注意冷却水的温度和压力的变化,调节水温使之保持在要求的温度范围,定期进行水质处理和清洗冷却系统水垢,以免主机出现高温现象。(2)保持好好的气缸润滑条件。加强润滑系统的日常管理,使机油压力和温度保持在规定的范围内,对机油品质的选择、净化处理及机油供油设备的维护均应认真按规定处理,经常检查机油油面情况并及时补充质量符合要求的机油。(3)加强燃油和燃烧的管理。加强燃油品质的选择和净化处理,经常检查和调整供油提前角,避免出现供油提前角太大或太小而导致的不正常燃烧。(4)严格控制转速和负荷,避免主机在超负荷或长时间低速下运转而造成的机件损坏。
