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1、柴油发动机气缸套磨损原因分析 及预防措施,胡正军 中国石油天然气管道第二工程公司机械施工处 2011年10月10日,气缸套的正常磨损有着一定的规律性。汽缸套的正常磨损也具有必然性，但对设备不规范的操作，维修保养造成的早期磨损是可以避免的。掌握汽缸套磨损规律对了解汽缸套早期磨损原因提供了理论依据，知其然，知其所以然，通过对造成汽缸套正常磨损和早期磨损原因的分析和总结，掌握正确操作和维修保养设备的方法和措施。努力提高设备的完好率和使用率。,【摘要】,【关键词】,气缸套 磨损规律 正常磨损 早期磨损,汽缸套的磨损主要集中在轴向方向和径向方向上,1.1 轴向截面的磨损规律：沿着气缸套轴向方向，在活塞环
2、的有效行程范围里呈上大下小趋势，即磨成一定的锥度。在第一道活塞环最上点略下处磨损最大，气缸活塞环接触不到的部位几乎没有磨损，于是形成了“缸肩”。而最后一道活塞环以下部位几乎没有磨损。,1.气缸套正常磨损的规律,1.2 径向截面的磨损规律：在平行于气缸圆周方向的横截面上，气缸磨损不均匀，磨损成不规则的椭圆形。一般是前后或左右方向磨损最大。,2.1 气缸磨损成锥角 2.1.1 摩擦力不等的影响：做功行程中，燃烧的高压气体通过活塞环间隙与活塞环与活塞之间的配合间隙，穿入活塞环背面，增大了活塞环对气缸壁的压力，活塞在上止点处，第一道活塞环对气缸壁的压力最大，可达2940kpa，第二道活塞环为735kp
3、a，第三道活塞环为294kpa。随着活塞的下行，工作气压逐渐降低，活塞环对气缸壁的压力也随之下降，由于活塞环对气缸壁的正压力大，摩擦力也随之增大大，气缸摩擦损失增加，所以越靠近气缸上部磨损越严重。,2.气缸正常磨损的原因,2.1.2.润滑条件不同的影响：活塞在它的工作行程中，不仅压力由大逐渐减小，而且温度也由上而下逐渐降低，活塞处在上止点时，燃烧室的高温使润滑油稀释而流失，并且上部高压气体的吹袭作用强，更促使稀释的润滑油被吹袭流掉，同时在燃烧气体作用下润滑油还有可能被烧掉。这就使气缸上部出现干摩擦，向下逐渐出现半干摩擦和液体摩擦。造成活塞环在上止点处气缸壁磨损剧烈，向下则逐渐减轻。,右图为磨损
4、的缸套,2.1.3.腐蚀磨损的影响：气缸内可燃混合气燃烧后，产生的水蒸气和酸性氧化物（如二氧化碳，二氧化硫，二氧化氮），溶于水而生成矿物酸，在燃烧过程中还生成有机酸（如硫酸，碳酸等）这些酸性物质附在气缸表面，对气缸表面产生腐蚀作用，气缸表面经腐蚀后形成松散的组织，在摩擦中逐步被活塞环刮掉。而在气缸的上部不能完全被润滑油膜覆盖，其腐蚀作用更加严重。矿物酸的生成及其对磨损的影响与气缸工作温度有直接关系。冷却液温度低于80时，在气缸壁表面易形成水珠。酸性氧化物溶于水而生成酸，这种作用随发动机冷却液温度的降低而增加。,2.1.4.多缸发动机各缸磨损不均匀，往往是冷却充分的气缸磨损更大，其主要原因是腐蚀
5、磨损。一般,左图发动机大修,水冷式发动机，第一缸前部和最后一缸后部冷却强度大，其磨损也较大，特别是长期在低温环境下工作时，对磨损的影响尤其剧烈。,2.2 气缸磨损成椭圆形 2.2.1 做功行程时侧压力的影响，活塞在做功行程时，以很大侧压力压向气缸壁，这样就破坏了润滑油膜，增加了气缸的磨损。,2.2.2 曲轴轴向应力的影响。曲轴不断前后移动，加上曲轴的弯曲变形，造成活塞和活塞环在汽缸套内部产生不规则的运动，使气缸磨损形成的椭圆的长轴在曲轴轴线方向上。,3.气缸套早期磨损的原因 3.1润滑油滤清器滤清效果差。若润滑油滤清器工作不正常，润滑油得不到有效的过滤，润滑油中的机械杂质和发动机自身的磨屑等，
6、进入缸壁间造成磨料磨损。,3.2.空气滤清器滤清效率低。空气滤清器的作用是清除进入气缸的空气中所含的尘土和沙粒，以减少气缸、活塞和活塞环等零件的磨损。实验表明，发动机若不装空气滤清器，气缸的磨损将增加6-8倍。空气滤清器长期得不到清洁保养，进气支管，胶管有破损，滤清效果差，将加速气缸套的磨损。,3.3.长时间低温运转。长时间地低温运转，一是造成燃烧不良，积碳从气缸套上部开始蔓延，使气缸套上部产生严重的磨料磨损；二是引起电化学腐蚀。,3.4.柴油发动机经常处于高负荷状态下运转。发动机温度一直处在95运转，润滑油变稀，气缸套与活塞环在高温润滑不良的条件下相对滑动，形成局部高温，发生熔融磨损，严重时
7、会引起“拉缸”。,3.5.长时间怠速运转。当发动机长时间怠速运转时，由于温度低，机油粘度大，流动性差，使机油泵供油不足。同时，原气缸壁上的机油在停车后沿气缸壁下流，因此在起动的瞬间得不到正常工作时那样良好的润滑，致使起动时气缸璧磨损大大增加。发动机机体温度过低，润滑效果差，燃烧，产生积碳多，加速了气缸的早期磨损。,3.6.低温启动频繁。柴油中的含硫量过高，容易生成腐蚀性气体，造成腐蚀磨损，这种磨损多发生在气缸的上，中部，要比正常磨损大1-2倍。并且冷却液温度过低，会使最大磨损部位下移，气缸周围温度不均衡，使气缸断面的磨损不一样而使圆度误差加大，冷却液强度高的方向磨损大。,3.7.润滑不好。不定
8、期更换机油，所用的机油牌号不符合要求或机油太脏，变质，机油中有水等原因，使活塞与气缸之间润滑恶化。其磨损量比正常值大3-4倍。 3.8.新的或大修后的发动机没有经过严格的磨合试运转就投入作业，造成气缸等零件的早期磨损。,图为发动机大修磨合,3.9.1气缸套安装位置不当。在安装气缸套时，若存在安装误差，气缸中心线和曲轴轴线不垂直，会造成气缸套非正常磨损。 3.9.2连杆铜套孔偏斜。在修理中，铰削连杆小头铜套时，铰刀倾斜而造成连杆铜套孔偏斜，活塞销中心线与连杆小头中心线不平行，迫使活塞向气缸套的某一边倾斜，也会造成气缸套非正常磨损。,3.9.维修不当引起的磨损,3.9.3.连杆弯曲变形。由于飞车事
9、故或其它原因，受撞击的连杆会产生弯曲变形，若不及时校正而继续使用，也会加速气缸套的磨损。,3.9.4.曲轴连杆轴颈和主轴颈不平行。发动机因烧瓦等原因，会使曲轴因受到剧烈的冲击而变形，若不及时校正而继续使用，同样会加速气缸套磨损。,图为湿式汽缸套,4.1.正确起动和起步发动机。初次起动时，应先使发动机空转几圈，待摩擦表面得到润滑后再起动。起动后应怠速运转升温，严禁使用大油门，待机油温度达到40时再起步；起步应坚持挂低速档，直到油温正常，方可转为正常作业。,4.2.正确选用润滑油。要严格按季节和发动机性能要求选用最佳粘度值的润滑油，不可随意购用劣质润滑油，换油的同时也应清洁或更换机油滤清器。经常检
10、查和保持润滑油的数量与质量。,4.减轻气缸套早期磨损的措施,4.3.加强滤清器的保养。使空气滤清器、机油滤清器和燃油滤清器保持良好的工作状态，对减轻气缸套的磨损至关重要。加强对“三滤”的保养，是防止机械杂质进入气缸，减轻气缸磨损，延长发动机使用寿命的一项重要措施，在作业条件恶劣和多风沙地区尤为重要。,图为恶劣工作环境中的设备,4.4.保持发动机正常工作温度。发动机的正常工作温度应处在80-90。温度过低，不能保持良好的润滑，会增大气缸壁的磨损，气缸内的水蒸气易凝结成水珠，溶解废气中的酸性气体分子，生成酸性物质，使气缸璧受到腐蚀磨损。试验表明，当气缸璧温度由90降到50时，气缸磨损量为90时的4
11、倍。温度过高，会使气缸强度降低而加剧磨损，甚至可能使活塞过度膨胀而造成“胀缸”事故。,4.5.提高维修质量。严格按技术规范和标准实施作业。在使用过程中。及时发现问题及时予以排除，随时更换或维修损坏和变形的配件。安装气缸套时要严格按技术要求检验和装配。在保修换环作业中，要选用弹力适当的活塞环，弹力过小，使燃气窜入曲轴箱吹落气缸壁上的机油，增大气缸壁磨损；弹力过大，直接加剧气缸壁的磨损，或因气缸壁上的油膜遭到破坏而加剧其磨损。,结束语,气缸套是在润滑不良，高温，高压，交变载荷和腐蚀物质作用下工作的，一般情况下，粘着磨损和腐蚀磨损是气缸套的主要损坏形式。维修保养和使用不当是造成早期过度磨损主要原因，只有了解，掌握了气缸套的正常磨损和早期非正常磨损的规律，原因和预防措施。才能在设备使用过程中，全员参与，科学，规范的使用和维修保养设备，才能不断提高发动机的使用寿命。提高设备的使用经济性。,谢谢大家！,
