發(fā)動機(jī)主要零部件的磨損與預(yù)防措施探究

摘要：通過對發(fā)動機(jī)主要零部件磨損特點(diǎn)及原因的分析，簡述了發(fā)動機(jī)在使用過程中如何降低磨損延長使用壽命，并對預(yù)防措施和方法進(jìn)行了初步探討，有效地降低了配件的消耗率。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī) 活塞環(huán) 曲軸 磨損

發(fā)動機(jī)各零部件磨損因工作和使用環(huán)境條件的不同而各不相同，只有對主要零件的磨損情況磨損原因進(jìn)行具體分析。采取具體有效的防范措施減輕和預(yù)防磨損，才能延長發(fā)動機(jī)的使用壽命，提高設(shè)備動力性和利用率。

1 氣缸與活塞環(huán)的磨損

1.1 氣缸的磨損特點(diǎn) 當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動時(shí)，在活塞環(huán)磨損的區(qū)域內(nèi)形成不均勻的磨損，沿氣缸高度形成上大下小的錐形，磨損的最大部位是在活塞在上死點(diǎn)第一道氣環(huán)相對應(yīng)的缸壁。當(dāng)磨料磨損為主導(dǎo)磨損形式時(shí)，氣缸可能出現(xiàn)中間大，兩頭小類似腰鼓形的磨損。氣缸沿圓周方向磨損也不均勻，形成不規(guī)則的橢圓形最大磨損區(qū)在上止點(diǎn)垂直與活塞銷的第一道氣環(huán)磨損最大的截面上，各氣缸的磨損隨機(jī)型、進(jìn)氣支管進(jìn)氣角度及使用條件不同，一般特征是最大磨損區(qū)域往往接近于進(jìn)氣門對面。

1.2 氣缸磨損的原因

1.2.1 潤滑條件：發(fā)動機(jī)在工作中氣缸上部的潤滑條件最差，因?yàn)闅飧咨喜颗R近燃燒室，高溫高壓下潤滑油變稀粘度下降，削弱了油膜厚度形成的條件，同時(shí)高溫下潤滑油極易分解被燃燒掉，汽油發(fā)動機(jī)氣缸上部在進(jìn)氣行程受新鮮混合氣所含微小汽油油粒的吹射和沖刷，使缸壁上的油膜被沖淡，導(dǎo)致氣缸潤滑不良處于半干摩擦和臨界摩擦條件，為磨損創(chuàng)造了有利條件。

1.2.2 壓力的影響：發(fā)動機(jī)在工作中，氣缸上部收到的壓力最大，活塞在上死點(diǎn)時(shí)，燃燒產(chǎn)生的高壓氣體竄入活塞環(huán)背面，增加了活塞環(huán)對缸壁的側(cè)壓力，第一道氣環(huán)的背壓最大，同時(shí)在做功行程中該壓力隨活塞下行氣缸容積增大而降低，活塞環(huán)側(cè)壓力減小，造成上部磨損較大，氣缸下部磨損較小。

1.2.3 腐蝕性物質(zhì)的影響：在氣缸上部磨損大于下部的原因中，還有化學(xué)腐蝕的因素，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒后產(chǎn)生的水蒸氣和酸類，這些酸都能腐蝕缸壁，尤其是當(dāng)缸壁溫度低于70℃燃燒廢氣中的水蒸氣不能很快被揮發(fā)而凝結(jié)時(shí)，轉(zhuǎn)化為二氧化硫形成化學(xué)腐蝕，其腐蝕作用非常嚴(yán)重，缸壁被腐蝕后形成松散組織，很容易被活塞環(huán)刮掉而氣缸上部不能被油膜覆蓋，這種腐蝕是導(dǎo)致氣缸上部磨損較嚴(yán)重的重要原因。

經(jīng)過此上分析可得如下結(jié)論：即氣缸的冷卻溫度、潤滑油品質(zhì)潤滑條件。對其磨損有著決定性的影響，這一結(jié)論在發(fā)動機(jī)實(shí)際工作中得到證實(shí)，當(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻水保持正常溫度（80℃～90℃）時(shí)，磨損很輕，發(fā)動機(jī)各種參數(shù)均在最佳狀態(tài)，當(dāng)冷卻水溫度下降在（30℃～50℃）時(shí)，氣缸的磨損速度將成倍增長。所以保持發(fā)動機(jī)正常工作溫度，對延長發(fā)動機(jī)使用壽命極為重要。

1.3 防止氣缸早期磨損的主要措施

1.3.1 保持良好的潤滑：發(fā)動機(jī)在工作中，應(yīng)隨時(shí)注意觀察潤滑油壓力，使之符合原廠規(guī)定，根據(jù)機(jī)器使用地區(qū)條件與氣候季節(jié)，按規(guī)定選擇粘度適當(dāng)規(guī)格牌號相應(yīng)的機(jī)油，冷車啟動發(fā)動機(jī)時(shí)，應(yīng)怠速空轉(zhuǎn)幾分鐘，使?jié)櫥统錆M各摩擦表面，使發(fā)動機(jī)溫度逐步升高，冬季啟動發(fā)動機(jī)應(yīng)預(yù)熱啟動，這樣可以降低潤滑油粘度增加流動性，還可以避免因潤滑油粘度過大增加馬達(dá)的啟動力矩而損壞馬達(dá)，使發(fā)動機(jī)順利啟動。

1.3.2 加強(qiáng)三濾的濾清效果：發(fā)動機(jī)在惡劣環(huán)境工作濾清不良與經(jīng)過良好濾清相比較，氣缸的磨損程度將增加0.04-0.12mm左右，如果片面為了節(jié)約燃料提高功率增加進(jìn)氣量不安裝空氣濾清器濾芯，顯然這是不合理的使用方法，有的雖然安裝有濾清器，但長久不清潔保養(yǎng)，使空氣濾清器的透氣度常常達(dá)不到技術(shù)要求以致堵塞或吸破，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣不足造成發(fā)動機(jī)功率下降，燃燒不完全冒黑煙，使發(fā)動機(jī)造成破壞性的磨損，降低正常的使用壽命。

1.3.3 保持發(fā)動機(jī)正常工作溫度（80℃-90℃）防止溫度過低或過高以減少缸套磨損和缸套外壁的穴蝕。

1.3.4 新裝配的發(fā)動機(jī)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)钠着c活塞的配合間隙，確認(rèn)活塞連桿組件在汽缸中的正確位置不偏缸不扭曲，防止因發(fā)動機(jī)內(nèi)部機(jī)件或組合件的修理裝配不當(dāng)使活塞在汽缸內(nèi)形成不正常的運(yùn)動摩擦，而加大缸套組件的早期磨損。

2 曲軸的磨損

曲軸的作用是將活塞連桿的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)轱w輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，它承受著活塞連桿的氣體壓力、往復(fù)慣性力和離心力。前兩種是做周期性變化的脈動載荷，后者是不變載荷。曲軸在這些力的作用下極易發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，經(jīng)受著變扭的極大疲勞作用。軸頸和軸承的滑動速度很快，軸頸摩擦表面的溫度很高，潤滑油溫度可達(dá)90℃-150℃，粘度下降。是軸頸與軸承配合件難以保證穩(wěn)定的液體摩擦，在發(fā)動機(jī)啟動時(shí)，甚至邊界摩擦也不能保證。

曲軸軸頸與軸承的磨損是不均勻的，其磨損值取決于曲頸結(jié)構(gòu)及載荷的大小、潤滑油品質(zhì)和使用條件等。當(dāng)這些條件相同時(shí)，磨損值取決于軸頸與軸承的配合間隙軸承的材料以及氣缸的磨損程度，當(dāng)曲軸間隙增大或氣缸磨損下排氣量增加，使?jié)櫥妥冑|(zhì)。都將增加軸頸與軸承的磨損。

2.1 曲軸軸頸——軸承磨損的特點(diǎn) 曲軸的磨損特性取決于曲軸的結(jié)構(gòu)和受力情況，中間軸頸磨損往往大于兩端軸頸，這是由于中間軸頸受力較大的緣故。

主軸頸的磨損與連桿軸頸一樣。由于各軸頸負(fù)荷不均勻及負(fù)荷持續(xù)時(shí)間不同，軸瓦的磨損是不均勻的。但主軸承的橢圓度要比連桿軸頸小很多。對六缸機(jī)七道支撐瓦的曲軸而言，曲軸兩端主軸頸最大磨損部位在于一缸和六缸曲柄的對面，而中間最大磨損部位則恰恰相反，主軸頸沿軸向磨損是比較均勻的，一般沒有規(guī)律性的錐度發(fā)生。

2.2 影響曲軸頸——軸承磨損的原因

2.2.1 潤滑質(zhì)量的影響：當(dāng)潤滑油牌號選用不當(dāng)或系統(tǒng)中有過多的機(jī)械雜質(zhì)都會使曲軸磨損加劇。

2.2.2 曲軸維修質(zhì)量的影響：發(fā)動機(jī)在維修時(shí)曲軸裝配間隙過小，發(fā)動機(jī)工作溫度過高，曲軸會被咬死而發(fā)生燒瓦現(xiàn)象。如果配裝間隙過大會造成潤滑油泄漏使?jié)櫥祲毫^低，破壞潤滑油膜產(chǎn)生。所以，裝配曲軸時(shí)要按技術(shù)要求進(jìn)行選配。

2.3 延長曲軸的使用壽命

2.3.1 軸瓦間隙的確定：軸承與軸瓦的配合間隙應(yīng)符合制造廠的規(guī)定，因軸承和軸瓦的配合間隙配合精度以及工作表面的貼合情況要求是很嚴(yán)格的，若過緊或過松以及接觸面過小，都容易使軸瓦磨損加快，甚至引起燒瓦抱軸的重大事故發(fā)生。

2.3.2 冬季啟動前應(yīng)先預(yù)熱發(fā)動機(jī)，使?jié)櫥蜏囟壬哒扯冉档驮黾訚櫥偷目闪鲃有裕拱l(fā)動機(jī)冷車啟動后各摩擦副得到良好的潤滑，冷車啟動應(yīng)避免猛轟油門，這樣不僅增加了軸承的磨損并且此時(shí)潤滑系尚未建立起良好的油膜厚度極易發(fā)生斷軸現(xiàn)象發(fā)生。

2.3.3 新大修或者剛剛啟用的新發(fā)動機(jī)初次磨合是非常重要的，不僅能獲得良好的軸瓦·缸套活塞間隙，而且對發(fā)動機(jī)今后的使用壽命起著極其重要的作用。

2.3.4 加強(qiáng)對精濾器和濾清器的保養(yǎng)力度確保潤滑油在使用中不被污染，使用規(guī)格牌號相當(dāng)潤滑油降低對軸瓦腐蝕作用，控制發(fā)動機(jī)潤滑油溫度在80-90度之間防止溫度過高潤滑油膜變薄增加軸承的磨損。

3 齒輪的磨損

3.1 齒輪的磨損規(guī)律 發(fā)動機(jī)齒輪箱傳動齒輪的工作條件是非常惡劣的，特別是齒輪曲軸正時(shí)齒輪它滑動速度高傳遞載荷大。齒輪在工作中由于經(jīng)常受配氣機(jī)構(gòu)氣門開和閉節(jié)奏變化的負(fù)荷，齒面經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷；當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度過高齒面溫度升高時(shí)，使?jié)櫥妥兿。偌由淆X面比壓較大，油膜將會被破壞。

齒輪在正常的工作條件下造成的磨損，可在整個(gè)齒面上看到非常均勻的光潔表面，齒面的磨損在節(jié)園區(qū)域最大，有時(shí)可以看到較深的溝痕，節(jié)園以上的齒面磨損較小，齒輪在工作中節(jié)園區(qū)域可以說基本上是滾動摩擦，磨損表現(xiàn)為疲勞削落加上嚙合時(shí)會產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力，當(dāng)壓力超過金屬的屈服極限時(shí)，齒面產(chǎn)生微觀塑性變形，并在凸輪交變載荷的多次重復(fù)作用下而疲勞。在薄弱部分產(chǎn)生削落形成麻點(diǎn)凹坑裂紋。在裂紋處形成應(yīng)力集中，使裂紋逐漸發(fā)展，最后導(dǎo)致表面金屬剝離，形成較大的凹坑。

齒根與齒頂由于滑動速度很快，當(dāng)發(fā)動機(jī)高負(fù)荷長時(shí)間工作時(shí)，齒輪的工作處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)重載和潤滑不良散熱不好的環(huán)境下，接觸處局部產(chǎn)生高溫，齒面在高溫高壓下產(chǎn)生塑性變形，往往會使接觸處粘附造成粘附磨損。

3.2 如何延長齒輪的使用壽命 發(fā)動機(jī)在正常工作中要求有準(zhǔn)確的配氣相、供油時(shí)間和較低的齒輪室噪音，這樣給發(fā)動機(jī)維修和保養(yǎng)提出更高的要求，首先應(yīng)保證齒輪工藝質(zhì)量，其次還應(yīng)檢查各齒輪間隙在0.06-0.30mm之間，檢查各齒輪軸套間隙應(yīng)在0.08-0.12mm，凸輪軸軸向間隙，正時(shí)惰齒輪及各齒輪側(cè)隙應(yīng)在0.06-0.13mm。保證各潤滑油道暢通無油泥存在，及時(shí)更換潤滑油避免油質(zhì)過臟加速齒輪磨損。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著企業(yè)對設(shè)備的預(yù)知維修和主動維護(hù)管理的理念和管理措施，被企業(yè)越來越廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。深入研究內(nèi)燃機(jī)的磨損原因、磨損規(guī)律、早期預(yù)防措施，不僅使設(shè)備主機(jī)的使用壽命大幅度延長，也最大限度地保證了設(shè)備能長周期地正常安全運(yùn)行。

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作者簡介：原學(xué)義（1960-），男，汽車維修高級技師，主要從事汽車保養(yǎng)與維修及發(fā)動機(jī)的電控研究。