柴油機(jī)汽缸套的磨損及提高壽命的途徑
汽缸套是決定柴油機(jī)使用壽命的關(guān)鍵零件之一。其主要功用有三:一是汽缸內(nèi)壁與活塞頂、汽缸蓋底面共同構(gòu)成燃燒室;二是做活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向面;三是向空氣或冷卻水傳遞一部分熱量,以保證活塞組件在高溫高壓環(huán)境中正常地工作。汽缸的潤(rùn)滑條件差,形成油膜困難,在使用中磨損較快,尤其是上止點(diǎn)附近區(qū)域。汽缸是柴油機(jī)的易損件,損壞的主要方式是磨損。汽缸磨損后,會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)變差,發(fā)動(dòng)機(jī)是否需要進(jìn)行大修,主要看汽缸的磨損程度。汽缸的自然磨損是無(wú)法阻止的,但汽缸的非正常磨損,即早期磨損是可以避免和預(yù)防的。
1 磨損特點(diǎn)
1.1汽缸磨損成錐形和橢圓形的原因
(1)正常磨損。指在高溫、高壓正常工作條件下活塞環(huán)對(duì)汽缸壁的摩擦磨損。工作行程時(shí),活塞環(huán)由于受高壓燃燒氣體的作用,對(duì)汽缸壁產(chǎn)生很大的壓力,特別是第一道壓縮環(huán)所對(duì)應(yīng)的缸壁表面承受壓力最大,以下依次減小。由于高壓的作用使缸壁上的潤(rùn)滑油膜變薄,甚至破壞。而高溫又使油膜難以形成,甚至將部分油膜燒掉。因此,在這樣不良的潤(rùn)滑條件下,汽缸與活塞環(huán)工作表面之間幾乎處于半干摩擦狀況,造成機(jī)械磨損。由于活塞在上止點(diǎn)時(shí),第一道壓縮環(huán)所對(duì)應(yīng)的汽缸壁受上述影響最大,所以此處缸壁的磨損也就最為嚴(yán)重。
(2)磨料磨損。空氣中的塵土及潤(rùn)滑油中的機(jī)械雜質(zhì)如沙粒及機(jī)器磨損產(chǎn)物,以及積碳等硬的磨料物質(zhì),進(jìn)人汽缸與活塞、活塞環(huán)配合表面之后,當(dāng)活塞組在汽缸中作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),就會(huì)造成磨料磨損。這些磨料在汽缸上部時(shí)其棱角最鋒利,因而使汽缸上部磨損較大。
(3)電化學(xué)腐蝕。在燃燒過程中,所生成的各種氧化物、碳?xì)浠衔铮龅剿魵鈩t形成酸性物質(zhì)—硫酸、硝酸、碳酸及有機(jī)酸,對(duì)缸壁起腐蝕作用。酸性物質(zhì)的產(chǎn)生與汽缸溫度有關(guān),當(dāng)汽缸壁溫度低于140℃時(shí)(相當(dāng)于冷卻水的溫度80~85℃),水蒸氣易凝結(jié)并與燃燒產(chǎn)物作用生成酸性物質(zhì)。
1.2汽缸沿圓周方向產(chǎn)生橢圓形
汽缸形成橢圓形的原因是多方面的,也是比較復(fù)雜的。但總的來講,主要是與汽缸的冷卻條件、汽缸與活塞受熱變形以及側(cè)壓力等影響因素有關(guān)。實(shí)踐中通常發(fā)現(xiàn)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第一缸往往磨損較大,就是因?yàn)榈谝桓滓绕渌桌鋮s條件好,工作溫度低,受電化學(xué)腐蝕較重的緣故。同理,因?yàn)槠捉Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),使缸壁四周冷卻有所差異,一般是汽缸左右兩側(cè)要比前后兩側(cè)冷卻條件好,因而汽缸左右兩側(cè)磨損較大些。又如在工作行程或壓縮行程時(shí),由于側(cè)壓力的影響使缸壁左右方向磨損較大,當(dāng)曲軸彎曲,或連桿軸頸、主軸頸、活塞銷軸心線間不平行時(shí),則會(huì)造成汽缸在前后方向磨損較大。如上所述都會(huì)使汽缸在圓周方向磨損不均勻。此外,由于連桿變形,連桿軸頸不柱度過大,或汽缸與活塞連桿組安裝時(shí)不符合技術(shù)要求等原因,不僅會(huì)造成汽缸偏磨,產(chǎn)生橢圓或其他奇特形狀,而且使汽缸磨損加劇。
2 提高缸套使用壽命的措施
提高缸套壽命的途徑有二:一是改變材質(zhì)和進(jìn)行表面強(qiáng)化,提高硬度增強(qiáng)耐磨性;二是在使用中采取防腐減磨措施,延長(zhǎng)使用壽命。具體措施如下:
(1)嚴(yán)格選擇機(jī)油。汽缸套采用的是飛濺潤(rùn)滑方式,通過曲軸在曲軸箱內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不斷把潤(rùn)滑油濺起,濺到汽缸壁上形成潤(rùn)滑油膜,因此其潤(rùn)滑環(huán)境特別是汽缸上部的潤(rùn)滑環(huán)境十分惡劣,只有保證潤(rùn)滑油的數(shù)量、質(zhì)量和足夠的壓力,才能保證汽缸有良好的潤(rùn)滑。因此,要嚴(yán)格按季節(jié)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求選用最佳赫度值的潤(rùn)滑油。經(jīng)常檢查,及時(shí)補(bǔ)給,并定期更換,防止?jié)櫥妥冑|(zhì)造成潤(rùn)滑不良。另外,所選擇的潤(rùn)滑油一定要與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配,否則將不能起到好的潤(rùn)滑效果,達(dá)不到預(yù)期的減磨需求。正確安裝油環(huán),保持良好的潤(rùn)滑,以減少磨損。
(2)嚴(yán)格磨合。新的或大修后的發(fā)動(dòng)機(jī),必須磨合才能投人作業(yè)。否則,因活塞環(huán)與汽缸沒有經(jīng)過良好的磨合,難以消除表面的初始粗糙度,不能形成適于工作條件下保持油膜的形貌,凹凸不平表面互相嵌人產(chǎn)生拉毛,鐵屑混入潤(rùn)滑油中形成磨料磨損,加劇汽缸的磨損。
(3)嚴(yán)格濾清。空氣濾清器維護(hù)不當(dāng),使其發(fā)生短路或失效,帶有塵土、泥沙的空氣吸進(jìn)到活塞與缸套隙縫中,刮傷缸套摩擦表面。因此,空氣濾清器應(yīng)按時(shí)保養(yǎng),保持良好的工作狀態(tài),以防空氣中灰塵雜質(zhì)不經(jīng)濾清進(jìn)入汽缸,對(duì)缸壁強(qiáng)烈磨削。
(4)正確操作柴油機(jī)。長(zhǎng)時(shí)間怠速空轉(zhuǎn),一是造成燃燒不良,積碳從汽缸上部開始蔓延,使汽缸上部產(chǎn)生嚴(yán)重的磨料磨損;二是引起電化學(xué)腐蝕。頻繁啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),因發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí),潤(rùn)滑油路中的機(jī)油很快流回油底殼內(nèi)。啟動(dòng)時(shí),汽缸、活塞、活塞環(huán)等零件表面處于干摩擦或半干部摩擦的狀態(tài),頻繁啟動(dòng)必將加劇汽缸的磨損。冬季不預(yù)熱冷機(jī)啟動(dòng)、強(qiáng)制牽引啟動(dòng)、溜坡啟動(dòng)和啟動(dòng)次數(shù)頻繁等都會(huì)加快汽缸的磨損。冷機(jī)啟動(dòng),汽缸磨損速度為正常工作的4~6倍。因此,嚴(yán)禁發(fā)動(dòng)機(jī)小油門長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn);嚴(yán)禁低溫啟動(dòng)工作,水溫在60℃以上時(shí)才允許起步,75~95℃時(shí)才能負(fù)荷作業(yè)。
(5)超負(fù)荷作業(yè)時(shí),柴油機(jī)工作粗暴性加劇,排氣管冒濃煙,產(chǎn)生大量積碳,同時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高,潤(rùn)滑條件變差,必將加劇汽缸的磨損。所以要嚴(yán)格按拖拉機(jī)使用操作規(guī)程使用機(jī)器,嚴(yán)禁長(zhǎng)期超負(fù)荷作業(yè)。
來源:農(nóng)機(jī)使用與維修