柴油機(jī)汽缸磨損形式與檢測方法
來源:農(nóng)機(jī)使用與維修
摘要:本文對柴油機(jī)汽缸五種主要的磨損形式,以圖示的方法進(jìn)行了分析,并講述了汽缸磨損的外部表現(xiàn)和檢測方法,以提醒使用者注意使用方法,減少汽缸磨損,提高柴油機(jī)使用性能。
柴油機(jī)在工作過程中,磨損是最常見的故障現(xiàn)象。活塞環(huán)與汽缸之間過度磨損,可導(dǎo)致缸內(nèi)壓力下降達(dá)不到工作壓力、機(jī)油被燃油稀釋、油膜變薄、活塞環(huán)與缸套之間形成邊界潤滑或干摩擦。汽缸嚴(yán)重磨損,會(huì)造成柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性下降,甚至影響柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。汽缸磨損程度是決定發(fā)動(dòng)機(jī)是否需要進(jìn)行大修的主要依據(jù),同時(shí)汽缸修理質(zhì)量對發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性都有很大的影響。
1 汽缸磨損的標(biāo)志
(1)柴油機(jī)功率不足:當(dāng)汽缸壁磨損到一定程度后,使柴油機(jī)壓縮比降低,明顯感到動(dòng)力不足。由于柴油機(jī)為后燃式發(fā)動(dòng)機(jī),汽缸壓力直接影響到燃燒過程,因此功率下降表現(xiàn)比汽油機(jī)更為明顯。同時(shí)可能還會(huì)發(fā)生啟動(dòng)困難故障。
(2)柴油機(jī)排氣冒藍(lán)煙:汽缸壁間隙加大,可能會(huì)有機(jī)油竄人燃燒室中,在燃油燃燒過程中不能將其完全燃燒,不完全燃燒的機(jī)油由排氣管排出,表現(xiàn)為排氣冒藍(lán)煙;藍(lán)煙滲漏入曲軸箱中,打開曲軸箱通風(fēng)管,會(huì)有大量藍(lán)煙冒出。同時(shí)伴有機(jī)油量消耗過多和逐漸增多的現(xiàn)象。
(3)汽缸壓力降低:當(dāng)懷疑超常磨損時(shí),可以拆下柴油機(jī)的噴油器,測量汽缸的壓縮壓力,可以測到汽缸壓力明顯降低。檢查噴油器端頭和噴油嘴也能看到燃燒室燒機(jī)油的表現(xiàn)。
2 汽缸套磨損形式
(1)正常磨損:活塞組件在汽缸中,由于在邊界潤滑條件下不斷地做往復(fù)運(yùn)動(dòng),將會(huì)引起活塞環(huán)與汽缸套之間金屬的摩擦磨損。其磨損規(guī)律是上部磨損大,下部磨損小。而磨損量最 大的是在活塞處于上止點(diǎn)時(shí)第 一道活塞環(huán)附近,此處溫度較高,潤滑條件惡劣,因此磨損最 大。但是活塞在下止點(diǎn)時(shí)第 一道活塞環(huán)附近磨損也較為嚴(yán)重,其主要原因是此處活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)速度為零,油膜潤滑的條件較差所致。汽缸套沿中 心線方向的磨損規(guī)律如圖1所示,正常磨損的圖形如圖1a所示。
(2)磨料磨損:在柴油機(jī)工作中,由于空氣濾清器過臟或失常,使空氣中的大量塵埃被吸人汽缸,或者燃燒不良在汽缸套上部積碳嚴(yán)重,形成磨料,導(dǎo)致汽缸套上部磨料磨損嚴(yán)重。典型的吸人塵埃的磨料磨損規(guī)律及圖形如圖1b所示。機(jī)油中含有很多金屬屑等雜質(zhì),可形成較多的磨料。因機(jī)油是靠飛濺從下向上進(jìn)入汽缸內(nèi)潤滑的,加之金屬屑的重力作用,故汽缸套的下部磨料磨損最 大,典型的機(jī)油含雜質(zhì)的磨料磨損如圖1c所示。吸人塵埃和機(jī)油含雜質(zhì)兩種磨料的混合磨料磨損圖形,為上述兩種情況磨損圖形的組合,如圖1d所示。
(3)粘著磨損:柴油機(jī)在運(yùn)行中,活塞環(huán)與汽缸套之間,在燃?xì)獾母邷馗邏鹤饔孟拢瑵櫥瑮l件極差,潤滑油膜很容易被破壞,處于半干摩擦狀態(tài),導(dǎo)致金屬之間直接接觸,產(chǎn)生局部高溫。當(dāng)潤滑油膜不能及時(shí)恢復(fù),溫度達(dá)到金屬材料的熔點(diǎn)時(shí),兩者局部金屬就會(huì)相互擴(kuò)散,熔合在一起發(fā)生粘著,造成粘著磨損,發(fā)展下去就會(huì)引起柴油機(jī)“拉缸”等嚴(yán)重故障。粘著磨損一般發(fā)生在汽缸套上部,以活塞在上止點(diǎn)第 一道環(huán)附近的磨損量為最 大,比正常磨損要大好幾倍,磨損的圖形如圖le所示。
(4)腐蝕磨損:燃油中含有硫,燃燒后的燃燒產(chǎn)物中含有三氧化硫(SO3)和二氧化硫(SO2)。二氧化硫遇到燃?xì)庵械乃魵鈺r(shí),便生成硫酸氣,當(dāng)硫酸氣達(dá)到露點(diǎn),冷凝在缸壁上,致使汽缸套產(chǎn)生腐蝕磨損。隨著柴油機(jī)工作時(shí)間的延長,腐蝕作用不斷加劇。被腐蝕的汽缸表面形成較疏松的細(xì)小洞穴,腐蝕產(chǎn)物與機(jī)體金屬結(jié)合較弱,容易脫落。在壓縮沖程中,活塞環(huán)的機(jī)械作用使這些腐蝕產(chǎn)物與汽缸套機(jī)體金屬脫落,而成為磨料,加劇磨損。在活塞上止點(diǎn)第 一道環(huán)處,其磨損量比正常磨損大1~2倍,而汽缸套中部腐蝕磨損則比正常磨損值大4~6倍,腐蝕磨損的圖形如圖1中的f和g所示。圖1g是腐蝕磨損的圖形,它主要是柴油機(jī)冷卻水溫度過低所致,是汽缸套最嚴(yán)重的磨損(與燃料腐蝕磨損相比)部位移向下部。
3 檢測方法
(1)檢查汽缸內(nèi)壁的磨亮情況。在活塞環(huán)移動(dòng)的區(qū)域內(nèi),有超過20%的嚴(yán)重磨亮部分,應(yīng)更換汽缸。嚴(yán)重磨亮是指磨損區(qū)域光亮度如鏡面一樣,看不到晰磨加工的痕跡。
(2)汽缸磨損檢測。利用內(nèi)徑表(內(nèi)徑千分表)和千分尺測量汽缸磨損量、圓度、圓柱度。在汽缸的上、中、下三個(gè)位置測量缸套內(nèi)徑,在每個(gè)測量部位互相成90°的兩個(gè)位置測量。上、中、下二個(gè)部位的確定,以第 一道活塞環(huán)所在位置為準(zhǔn)。當(dāng)活塞處于上止點(diǎn)時(shí),第 一道環(huán)附近為上部;第 一道環(huán)行程的1/2處為中部;活塞在下止點(diǎn)時(shí),第 一道環(huán)附近為下部。測量后記錄結(jié)果,算出磨損量、圓度、圓柱度。汽缸的圓度和圓柱度,對于小型柴油機(jī)來說,一般不大于0. 02~0. 03 mm。如果汽缸磨損沒有超過使用限度,在沒有重新鏜磨前汽缸套不應(yīng)再次使用。
(3)汽缸法蘭處磨損檢查。檢查汽缸法蘭的外沿和底平面處是否有磨損。可用肉眼直接觀察上述區(qū)域是否有磨亮的小塊面積,如果看到機(jī)械加工的痕跡區(qū)域在長度上超過13 mm時(shí),缸套必須更換。