新聞主題	柴油發電機氣缸套磨損量正常范圍

 

摘要：柴油機氣缸套磨損的形式多樣而復雜，主要有磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損和穴蝕等，通常是幾種磨損形式同時存在，互相影響，相互作用，從而加劇了氣缸套的磨損。氣缸套異常磨損與柴油發電機操作、保養方法有很大關系，只有保持正確的操作和保養方法，才能有效減少和消除氣缸套的異常磨損，延長柴油發電機使用壽命和大修間隔期，降低柴油發電機使用成本，提高企業的經濟效益。

 

一、氣缸套異常磨損的原因分析

 

      氣缸套的磨損分為正常磨損和異常磨損，良好性可用目測查看，狀態區分如圖1所示。正常磨損是在正常工作條件下所發生的磨損，一般分3個階段，即：初始磨合期、穩定磨損期和后期急劇磨耗期。正常磨損的磨損率較低，一般為0.01～0.08mm/1000h；異常磨損率則達到10～15mm/1000h。根據維修經驗分析，在灰塵多的環境下工作的柴油機的氣缸套異常磨損主要與下列因素有關：

1、操作不正確造成的氣缸套異常磨損

（1）超速超負荷作業

      氣缸套高溫狀態下受熱部位模擬圖如圖2所示。柴油機超速運轉時，活塞運動速度加快，缸套和活塞環間摩擦表面溫度隨速度增加而升高，當缸套表面溫度升高至200℃左右時，缸套表面潤滑油膜遭到破壞，摩擦狀態也由邊界摩擦變為干摩擦。同樣，超負荷作業時，進油量增多，燃燒室內空氣充量相對較為不足，造成燃料燃燒不完全，導致排氣溫度高，缸套表面溫度隨之上升，潤滑油膜被燒蝕、破壞，使摩擦面間潤滑不良，產生干摩擦。燃燒不完全和潤滑油被燒蝕，使缸套表面積炭增多，產生了磨粒磨損；同時潤滑油的高溫擴散性差，易產生高溫腐蝕。因此，長期超速超負荷作業，缸套異常磨損特別嚴重。

（2）頻繁變換工況

      當柴油機在變換工況下運行時，如啟動、停機、變負荷等，缸套和活塞環表面間的潤滑油膜會隨之發生變化，容易使缸套磨損。

2、保養不到位導致的氣缸套異常磨損

（1）“三濾”未清潔或失效而沒能及時更換

      煙塵主要含有石英砂等，柴油機在含塵量較多的環境中作業時，灰塵易隨著空氣經進氣系統帶入氣缸中。此外也有可能是污染了灰塵的機油和燃油一道進入發電機。當空氣濾清器、燃油濾清器和機油濾清器因灰塵堵塞而未清潔或失效而無及時更換時，灰塵就較易進入發電機，這些塵埃進入摩擦面后，由于硬度比摩擦面高，引起磨粒磨損。有試驗表明，當磨粒直徑在30m左右時，所造成的磨粒磨損最為劇烈，而磨粒粒度太大或太小的磨粒磨損則較輕微。在濾清器過濾效果良好的情況下，濾清器一般能過濾掉10m以上的磨粒，因此經常清潔濾清器和及時更換失效的濾清器，對減少磨粒磨損有很大作用。

（2）冷卻水溫度太低或太高

      冷卻水溫度過低，則因燃燒生成的二氧化碳、硫的氧化物容易與凝結于缸壁的水滴結合成碳酸、硫酸和亞硫酸，對缸壁造成嚴重的酸腐蝕；同時溫度低，燃料不能完全燃燒，一部分成為廢氣排出，一部分則滲入并破壞缸壁的潤滑油，導致摩擦面間潤滑不良，磨損加劇。冷卻水溫度太高，則使潤滑油養化嚴重。有試驗表明，溫度每增加10℃，氧化速度將增加一倍，因此，缸套壁溫度過高，潤滑油膜氧化速度進行得很快，此時潤滑油粘度降低，油膜容易破壞，加劇磨損，根據對許多柴油機的試驗表明，冷卻水溫度在75～80℃為宜，此時磨損量較低；另外，潤滑油在高溫氧化后生成的積炭使摩擦表面產生磨粒磨損，使磨損更加嚴重。造成冷卻水溫度太低和太高的原因主要有：發電機頻繁開開停停或啟動時節溫器失效致冷卻水始終未能進行小循環使冷卻水溫度太低。水箱水量太少，水泵風扇皮帶太松致風扇風力不足；冷卻水道堵塞水流不暢，水箱冷卻片污物多致散熱差；冷卻水道滲入高溫氣體；潤滑油變質缸套積碳散熱差、磨損嚴重等，均會造成水溫偏高。

（3）燃燒室內積炭多

      柴油機運轉一段時間后，就會在活塞頂、進排氣門、氣缸蓋的燃燒室上面積聚一定數量的積炭，若沒有及時清理，這些積炭就會在摩擦面間形成磨粒，使摩擦面產生磨粒磨損；同時因積炭造成表面散熱差，導致磨擦面間表面溫度升高，降低潤滑油的潤滑性能，也同樣加劇了氣缸套的磨損。

（4）潤滑油變質

      潤滑油變質后對金屬表面的吸附力和分散力下降，從而使有腐蝕磨損表面更加嚴重，表面摩擦狀態也由于潤滑油的變質而粘度下降，容易破壞潤滑油膜，使表面磨損加大，對此，應定期更換潤滑油，確保表面處于良好潤滑狀態。

 

圖1  缸套磨損狀態示意圖

圖2  氣缸套部位受熱溫度極限模擬圖

 

二、氣缸套磨損預防措施

 

      為防止氣缸套發生類似上面的異常磨損，除了減少氣缸磨損除在設計制造上采用抗腐蝕、耐磨損的措施外，還可以從下面幾點中做到減少氣缸磨損。

1、保持發動機的正常溫度

      因為溫度過低，不能保持良好的潤滑，增大缸壁磨損，氣缸內的水蒸氣易于凝結成水珠溶解廢氣中的酸性氣體分子生成酸性物質，使氣缸壁受到腐蝕磨損，試驗證明，當氣缸壁溫度由90℃下降到50℃時，氣缸磨損量為90℃時的4倍，反之溫度過高，會使氣缸強度降低而加劇磨損，甚至可能使活塞過度膨脹而造成“脹缸”事故，使氣缸套報廢。

2、保持良好的潤滑

（1）除要求保持機油正常溫度外，還應保證機油壓力符合原廠說明書的規定。

（2）經常檢查和保持機油的數量，質量，按季節選用適當粘度的機油。

（3）在保修換環作業中選用彈力適當的活塞環。彈力過小會使燃氣竄入曲軸箱吹落缸壁上的機油，增大缸壁磨損，彈力過大會直接加劇缸壁的磨損或因缸壁上的油膜遭到破壞而加劇磨損。

3、加強“三濾”維護

      加強空氣濾清器，機油濾清器和柴油濾清器的保養工作，應經常檢查濾清器是否堵塞。這是防止機械雜質進入氣缸，減輕缸壁磨損延長發動機使用壽命的一項重要措施，這在多風沙地區尤為重要。有的用戶為了片面追求節約維護成本，直接卸掉空氣濾清器裝置，采取完全不過濾的空氣進入，對柴油機的故障增加了很大的風險。

4、提高裝配質量

      嚴格按照康明斯柴油發電機組的技術標準進行保修作業，防止因修理和裝配不當而加速活塞與氣缸壁的磨損，因此應注意：

（1）選用與氣缸套分組記號相同的氣缸套，以保證氣缸套與其座孔的配合間隙正常，防止氣缸套變形或工作時產生振動，減輕氣缸套磨損和“穴蝕”損壞。同時，活塞也要相應選配，以保證活塞與氣缸套的配合間隙符合要求。

（2）應清除氣缸體內的鐵銹，污垢及其它雜質，并用細沙布輕擦氣缸體與氣缸套的結合處，使其露出金屬光澤，特別是與密封膠圈的接觸處必須光滑、平整、以免漏水。新缸套內外表面的防銹油和雜質應洗凈擦干。

（3）檢查氣缸套圓度公差（內腔同一平面選取三點測量）不超過0.01mm。

（4）將氣缸套裝入氣缸體氣缸孔中檢查其凸肩高出氣缸體頂面的高度是否符合要求（一般為0.02—0.13mm），以保證氣缸墊有良好的密封作用。并檢查各氣缸套高出缸體上平面高度差（不大于0.05mm），以免擰緊缸蓋螺栓時缸蓋變形或密封不嚴。

5、正確安裝氣缸套

      檢查機體機面各止口是否有鐵屑，污物，毛刺，磕碰傷等。若有污物用毛巾擦凈，鐵屑用毛刷清掃，毛刺和輕微磕碰傷用油石打磨，用干毛巾擦拭干凈并用755清洗劑清洗干凈，先把各膠圈裝入缸套相應環槽內，各膠圈應完好無損，不得扭曲，并在密封圈和環槽處涂適量潤滑油。在機體缸孔密封帶涂適量潤滑油，各止口處涂密封膠然后把缸套裝入機體，用玻璃膠槍在機體頂面止口處涂厚度為2.5左右均勻連續的密封膠。

（1）干式氣缸套的鑲換步驟

① 第一次鑲套應選用標準尺寸的氣缸套。若氣缸體上已鑲有缸套，可用專用工具將缸套拉出，或用鏜缸機鏜削掉缸套。根據氣缸套的外形尺寸和表面粗糙度以保證氣缸與缸套的良好結合。

② 鑲配時，應在氣缸套的外壁涂以潤滑油，放正氣缸套，墊以平整墊木，用壓床徐徐壓入，或用手操縱專用壓具壓入新缸套。

      在壓入20～30mm的過程中，可松壓幾次，使缸套的少許偏斜自行得到校正。壓力應逐漸增加，不能過大或過小。為了防止氣缸體變形，應隔缸壓入。

③ 氣缸套壓入后，應與氣缸體上平面平齊，不得低于氣缸體上平面；如有高出，不得超過0.10mm，如不符合要求可用鏜削或磨削修平。氣缸套壓入后，按氣缸需要的修理尺寸進行鏜削和磨削。 

（2）濕式氣缸套的換配步驟

① 拆卸舊缸套時，可輕輕敲擊缸套底部，用手或專用工具取出。清理氣缸體內的污垢，保證氣缸體與氣缸套的結合處光滑。

② 氣缸套在壓入前，應裝入新的涂以白漆的防水橡膠密封圈。

③ 壓入氣缸套，檢查氣缸套端面高出氣缸體頂面的距離是否符合規定（0.05～0.15mm）。距離過大或過小，可用調換氣缸套的銅墊片來調整。

提示：柴油機氣缸套內壁與活塞頂部、氣缸蓋底面共同構成燃燒工作容積，承受燃燒氣體的高溫與壓力，尤其是氣缸套頂部臺肩與臺肩下側凸緣之間的環形冷卻區內腔為活塞行程上止點，爆燃溫度高，必須確保上述環形冷卻區域不發生漏水現象，才能保證冷卻循環系統對其進行正常冷卻，從而保證柴油機整機正常運轉，因此氣缸套機鑲配結束后應進行水壓試驗。

 

圖3  柴油機氣缸套的拆卸方法

圖4  柴油機氣缸套的鑲換方法

 

三、氣缸套水壓試驗

 

      氣缸套是柴油機中的重要部件之一，其主要功能是提供活塞與氣缸之間的密封，并承受高壓和高溫的工作環境（氣缸密封結構如圖5所示）。為了確保氣缸套的質量和性能符合設計要求，進行水壓試驗是必不可少的環節（試驗臺如圖6所示）。

1、測試目的

（1）確定氣缸套在高壓水下是否能夠保持良好的密封性；

（2）評估氣缸套是否能夠承受設計工作條件下的高溫和高壓；

（3）檢測氣缸套是否存在漏水或滲漏現象。

2、測試方法

（1）準備工作：

① 確保測試設備完好，并進行校準；

② 清潔并檢查待測試的氣缸套，確保表面無明顯損傷或磨損。

（2）測試步驟：

① 將待測試的氣缸套安裝到專用夾具上，并固定好；

② 將夾具與高壓水源連接，確保連接口嚴密；

③ 開啟高壓水源，逐漸增加水壓，記錄不同水壓下的測試結果；

④ 持續保持最高水壓一段時間后，逐漸降低水壓，記錄不同水壓下的測試結果。

（3）數據記錄：

① 記錄每個測試點的水壓值和相應的時間；

② 觀察氣缸套表面是否有漏水或滲漏現象。

      通過氣缸套水壓試驗，可以確認待測試的氣缸套符合康明斯發電機組廠家要求，并具備良好的密封性和耐受能力。這為進一步使用和生產提供了可靠的依據，并確保了柴油機的正常工作。

 

圖5  柴油機氣缸密封結構平面示意圖

圖6  氣缸套水壓試驗工裝設備

 

總結：

      綜上所述，康明斯發電機廠家通過售后工作中的經驗，并結合官方技術資料，認真、詳細分析了問題的原因，從一個側面反映了影響發動機氣缸套磨損的因素，其中相當一部分是人為因素，應引起同行特別是新手的重視，并由此采取相應的措施來避免。只要在操作和裝配中，能認真做到發動機及柴油發電機組的正確啟動和起步，保持好正常溫度和良好的潤滑，加強“三濾”的保養以及發動機保修和氣缸套的正確裝配，那么氣缸套的磨損將大大減，從而提高發動機的使用壽命。

 

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