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1、发动机磨合原理及磨合规范制定原则 o 庞付忠 o Pang Fuzhong 第2页 * 一、磨合原理 1、什么是磨合：它是一个机械物理与化学作用的复杂过程，使摩擦表面 性质从初始状态过度到使用状态的过程。 它有狭义和广义之分：狭义指内燃机磨合的前阶段由外力拖动的冷磨 合和自身启动热磨合；广义是指包括整个负荷工况在内的正式运转前的磨 合过程，甚至包括正式初期运转阶段。 2、为什么要磨合 零部件表面加工无论如何光洁精确，微观上也是粗糙不平的，宏观 上也有锥度、椭圆和形位配合公差。 磨合前实际接触面积比名义上小得多，一般不会大于40%-50%，有的 只能达到30%左右，形成接触点负荷集中、过载、产生
2、高热，使润滑油膜 破坏，引起烧蚀粘结；通过磨合，真实接触面积逐渐扩大，磨损减慢，逐 渐过渡到正常稳定的磨损阶段。 磨合前，运动面上的凸凹互相接触和嵌入，若速度和负荷不合适， 会出现剧烈摩擦、冲撞、金属撕裂等，造成表面损伤。 第3页 * 因装配质量引起的其它不良因素（划痕、磕碰等）。 发现装配中的缺陷，并及时予以排除。 装配清洁度及运转初期的磨屑需要清洗排除。 3、发动机磨损阶段 摩擦副整个磨损过程大致分为三个阶段： 第4页 * 磨合阶段区（O-A）：T0属微观几何形状（粗糙度）磨损阶段，磨损曲 线的曲率半径较小，摩擦表面粗糙度磨损比较剧烈，但零件尺寸基本不 发生变化； T1属宏观几何形状磨损阶
3、段，磨损曲线的曲率半径较大，表面剧烈磨损 已经停止。 正常磨损阶段区：已具有良好的工作表面，磨损已稳定，磨损曲线几 乎为略有倾斜的直线，磨损量与运转时间成正比。本阶段的长短标志着 发动机的正常使用寿命。 严重磨损阶段区：工作表面剧烈磨损破坏，磨损曲线急转上升。 第5页 * 二、磨合原则 v 微观阶段磨合：冷磨合、无负荷及小负荷热磨合，主要在中低转速运转，每 工況的磨合时间只需要120min，该阶段总的磨合时间为几分钟，最多2小时。 一般出场验收磨合或发动机正常寿命磨合的第一循环均属此类。 v 宏观阶段磨合：转速范围从低转速到额定转速，运转负荷较大，从低中负荷 至全负荷，每工況磨合时间较长，该阶
4、段总的时间为几个小时到几十个小时，磨 合结束发动机各项指标（性能、机械损失功率、机油消耗量、漏气量）均趋于稳 定。 v 正确的磨合在于保证摩擦表面最少损失的前提下尽快的磨合，使内燃机迅速 进入负荷使用工况。 v 磨合过程取决于磨合运转的负荷、转速工况，首要任务是选择选择初始负荷 以及分级加载值，这些数值即要保证没有擦伤，同时又要选得足够大，以便加快 磨合。 第6页 * v 磨合程序、负荷、转速与时间的分配 第7页 * v 汽油机的磨合 第8页 * 第9页 * v 分类磨合 1、出厂检验磨合规范 该规范的特点属于微观几何形状的磨合阶段，要求发动机在低、中 转速运转，负荷应为冷拖磨合、无负荷或小负
5、荷的热磨合。摩擦副表面 粗糙度的磨损比较剧烈。该阶段磨合质量对发动机使用寿命有重要影响 。 2、正常寿命磨合规范 该类规范的特点是在完成低、中转速冷拖磨合、无负荷或小负荷热 磨合后，又进行中高转速及中大负荷的热磨合。它是在完成微观几何形 状的磨合后，对宏观几何形状进行一定程度的磨合。此规范磨合后，按 正常工況运转使用已不影响发动机寿命，但发动机机械损失功率仍未达 到稳定状态，性能指标仍未达到最佳值。 该规范适用于只进行一般的生产监督性的性能抽检，对指标要求不 严格的规范性试验，或可靠性试验前的磨合。 第10页 * 3、性能试验磨合规范 该磨合规范应完成了微观几何形状的磨合，并已基本完成了宏观几
6、何形状的磨 合。磨合后期应进行中高转速乃至额定转速和全负荷磨合。磨合规范总时间为十几 小时至几十小时，一般为2040小时。磨合结束发动机的机械损失功率基本稳定， 性能指标已达最佳值。 该规范适用于复杂的性能试验、性能对比试验以及开发性试验前的磨合。 4、零部件磨合规范 与转速有关与负荷无关零部件：包括配气机构和轮系的齿轮等，摩擦副多为点 接触或线接触，接触应力较大，且多为飞溅润滑，所以磨合规范的重点是微观几何 形状的磨合，重点考虑磨合规范的转速分布，各转速的相应负荷均不大于50，磨 合总的时间几分钟至几小时，最多为6小时左右。 与转速和负荷均有关零部件：主要是曲柄连杆机构，不但要完成微观几何形
7、状 的磨合，对宏观几何形状也要进行一定程度的磨合。规范中应包括中高转速乃至额 定转速，以及中大负荷及至全负荷的磨合，其中最难磨合的是轴颈与轴瓦的磨合， 磨合时间需几小时、十几小时乃至几十小时。 第11页 * 三、制定磨合规范的指导意见 1、确定磨合规范的初始转速及转速间隔 1）拖动磨合 初始转速 500r/min 转速范围 5001000r/min 转速间隔 100200r/min 工況时间 1520min 2）热车磨合 初始转速 10001500r/min 转速范围 初始转速到额定转速 转速间隔 200400r/min 第12页 * 2、确定负荷的性质及大小 微观几何形状的磨合应为拖动磨合、
8、热车空负荷及中小负荷的磨合； 宏观几何形状的磨合应为中大负荷及至全负荷的磨合。 3、确定工況磨合时间 微观几何形状的磨合，在某一工況下只需几分钟最多20分钟左右即可磨合稳定； 宏观几何形状的磨合，在某一工況下运转时间不应小于半小时，一般在1小时以上。 4、性能试验磨合规范的制定 1）拖动磨合 初始转速 500r/min 转速范围 5001000r/min 转速间隔 100200r/min 工況时间 1520min 循环总时 12h 第13页 * 2）热车磨合（循环法） 初始转速 10001500r/min 转速范围 1000r/min到额定转速 转速间隔 100200r/min 工況时间 30
9、60min 循环总时 2040h 每一循环的内容为： 第一循环25负荷，从1000r/min至额定转速，每工況30min； 第二循环50负荷，从1000r/min至额定转速，每工況30min； 第三循环75负荷，从1000r/min至额定转速，50额定转速以下每工況 30min， 50额定转速以下每工況60min，4000r/min以上可适当减为30min； 第四循环100负荷，从1000r/min至额定转速，每工況1h， 4000r/min以上可 适当减为30min。 注意在高负荷长时间运转后，应在低转速小负荷运转一定时间，这里指每循环结束后 均应有低转速小负荷工況，特别是第三循环、第四循环
10、。 第14页 * 四、磨合质量的评价依据 磨合质量的标志综合表现在内燃机全功率运行工況下，理论上出现 的各种情况有： 1、摩擦件表面粗糙度已下降，真实接触面大大提高，其表面无加工痕迹 ，无划痕、擦伤、热变色等，表面相互作用产生的法向应力和切向应力 均减小； 2、工作表面的磨损速率、摩擦系数和温度均稳定在较低水平上； 3、抗磨表层强度随层深增加，并呈正压应力状态； 4、初始粗糙度消除，形成新的平衡显微凸凹面； 5、形成耐久的润滑油膜。 第15页 * 可操作的评价手段有： 1、机械损失功率变化曲线 2、机油消耗量变化曲线 3、活塞漏气量变化曲线 4、机油含铁量变化曲线 5、摩擦副表面观测分析（接触
11、面、接触带、光洁度、擦伤、拉伤） 6、活塞、活塞环和缸筒的磨合情况 第16页 * 五、总结语 应当指出，虽然我们对磨合规范的制定做了一些指导原则，但到目 前为止，磨合问题仍然是一个“空白点”。不仅没有磨合过程的通用理 论，甚至对表面初始粗糙度应当是什么样的，如何确定磨合运转的持续 时间，磨合运转应从多大负荷开始以及在磨合运转期间应以何种方式调 节负荷等等，都没有统一的意见。 但是，对于磨合运转在发动机制造和使用的全部过程中占有非常重 要的地位，这一点，大家的意见是统一的。 第17页 * 第18页 * 第19页 * 第20页 * 第21页 * 第22页 * 附录录四：SQR372、SQR472F
12、23小时时磨合试验规试验规 范 序号发动 机转速扭矩运行时间 r/minNmmin 1100010120 2150015120 3200020120 4250025120 5300030120 6350035180 7400040180 8450045120 9500045120 1052004560 1154004560 125600W.O.T30 135800W.O.T15 146000W.O.T15 注： 磨合结束，停机检查 ，测量缸压。 第23页 * 附录录 七：SQR47311.5小时时磨合试验规试验规 范 第1部分 发动 机初磨合（4.2小时） 序号发动 机转速扭矩运行时间 r/minNmmin 1 2000 25 5 2 1500 25 10 3 1500 50 10 4 2500 25 10 5 2500 50 10 6 3500 25 10 7 3500 50 10 8 4500 25 10 9 4500 50 10 10 5500 25 10 11 5500 50 10 12 5750 25 10 13 5750 50 10 14
