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柴油机汽缸套的磨损及提高寿命的途径
来源:农机使用与维修  作者:佚名  2018-09-29 08:45:28

    汽缸套是决定柴油机使用寿命的关键零件之一。其主要功用有三:一是汽缸内壁与活塞顶、汽缸盖底面共同构成燃烧室;二是做活塞往复运动的导向面;三是向空气或冷却水传递一部分热量,以保证活塞组件在高温高压环境中正常地工作。汽缸的润滑条件差,形成油膜困难,在使用中磨损较快,尤其是上止点附近区域。汽缸是柴油机的易损件,损坏的主要方式是磨损。汽缸磨损后,会导致发动机技术状态变差,发动机是否需要进行大修,主要看汽缸的磨损程度。汽缸的自然磨损是无法阻止的,但汽缸的非正常磨损,即早期磨损是可以避免和预防的。

    1 磨损特点
    1.1汽缸磨损成锥形和椭圆形的原因
    (1)正常磨损。指在高温、高压正常工作条件下活塞环对汽缸壁的摩擦磨损。工作行程时,活塞环由于受高压燃烧气体的作用,对汽缸壁产生很大的压力,特别是第一道压缩环所对应的缸壁表面承受压力最大,以下依次减小。由于高压的作用使缸壁上的润滑油膜变薄,甚至破坏。而高温又使油膜难以形成,甚至将部分油膜烧掉。因此,在这样不良的润滑条件下,汽缸与活塞环工作表面之间几乎处于半干摩擦状况,造成机械磨损。由于活塞在上止点时,第一道压缩环所对应的汽缸壁受上述影响最大,所以此处缸壁的磨损也就最为严重。
    (2)磨料磨损。空气中的尘土及润滑油中的机械杂质如沙粒及机器磨损产物,以及积碳等硬的磨料物质,进人汽缸与活塞、活塞环配合表面之后,当活塞组在汽缸中作高速往复运动时,就会造成磨料磨损。这些磨料在汽缸上部时其棱角最锋利,因而使汽缸上部磨损较大。
    (3)电化学腐蚀。在燃烧过程中,所生成的各种氧化物、碳氢化合物,遇到水蒸气则形成酸性物质—硫酸、硝酸、碳酸及有机酸,对缸壁起腐蚀作用。酸性物质的产生与汽缸温度有关,当汽缸壁温度低于140℃时(相当于冷却水的温度80~85℃),水蒸气易凝结并与燃烧产物作用生成酸性物质。
    1.2汽缸沿圆周方向产生椭圆形
    汽缸形成椭圆形的原因是多方面的,也是比较复杂的。但总的来讲,主要是与汽缸的冷却条件、汽缸与活塞受热变形以及侧压力等影响因素有关。实践中通常发现多缸发动机的第一缸往往磨损较大,就是因为第一缸要比其他缸冷却条件好,工作温度低,受电化学腐蚀较重的缘故。同理,因为汽缸结构特点,使缸壁四周冷却有所差异,一般是汽缸左右两侧要比前后两侧冷却条件好,因而汽缸左右两侧磨损较大些。又如在工作行程或压缩行程时,由于侧压力的影响使缸壁左右方向磨损较大,当曲轴弯曲,或连杆轴颈、主轴颈、活塞销轴心线间不平行时,则会造成汽缸在前后方向磨损较大。如上所述都会使汽缸在圆周方向磨损不均匀。此外,由于连杆变形,连杆轴颈不柱度过大,或汽缸与活塞连杆组安装时不符合技术要求等原因,不仅会造成汽缸偏磨,产生椭圆或其他奇特形状,而且使汽缸磨损加剧。

    2 提高缸套使用寿命的措施
    提高缸套寿命的途径有二:一是改变材质和进行表面强化,提高硬度增强耐磨性;二是在使用中采取防腐减磨措施,延长使用寿命。具体措施如下:
    (1)严格选择机油。汽缸套采用的是飞溅润滑方式,通过曲轴在曲轴箱内转动时不断把润滑油溅起,溅到汽缸壁上形成润滑油膜,因此其润滑环境特别是汽缸上部的润滑环境十分恶劣,只有保证润滑油的数量、质量和足够的压力,才能保证汽缸有良好的润滑。因此,要严格按季节和发动机性能要求选用最佳赫度值的润滑油。经常检查,及时补给,并定期更换,防止润滑油变质造成润滑不良。另外,所选择的润滑油一定要与发动机匹配,否则将不能起到好的润滑效果,达不到预期的减磨需求。正确安装油环,保持良好的润滑,以减少磨损。
    (2)严格磨合。新的或大修后的发动机,必须磨合才能投人作业。否则,因活塞环与汽缸没有经过良好的磨合,难以消除表面的初始粗糙度,不能形成适于工作条件下保持油膜的形貌,凹凸不平表面互相嵌人产生拉毛,铁屑混入润滑油中形成磨料磨损,加剧汽缸的磨损。
    (3)严格滤清。空气滤清器维护不当,使其发生短路或失效,带有尘土、泥沙的空气吸进到活塞与缸套隙缝中,刮伤缸套摩擦表面。因此,空气滤清器应按时保养,保持良好的工作状态,以防空气中灰尘杂质不经滤清进入汽缸,对缸壁强烈磨削。
    (4)正确操作柴油机。长时间怠速空转,一是造成燃烧不良,积碳从汽缸上部开始蔓延,使汽缸上部产生严重的磨料磨损;二是引起电化学腐蚀。频繁启动发动机,因发动机熄火时,润滑油路中的机油很快流回油底壳内。启动时,汽缸、活塞、活塞环等零件表面处于干摩擦或半干部摩擦的状态,频繁启动必将加剧汽缸的磨损。冬季不预热冷机启动、强制牵引启动、溜坡启动和启动次数频繁等都会加快汽缸的磨损。冷机启动,汽缸磨损速度为正常工作的4~6倍。因此,严禁发动机小油门长时间空转;严禁低温启动工作,水温在60℃以上时才允许起步,75~95℃时才能负荷作业。
    (5)超负荷作业时,柴油机工作粗暴性加剧,排气管冒浓烟,产生大量积碳,同时,发动机温度升高,润滑条件变差,必将加剧汽缸的磨损。所以要严格按拖拉机使用操作规程使用机器,严禁长期超负荷作业。
 

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