以6240柴油機為例談工程機械設備缸套穴蝕成因與預防

摘要：本文以6240柴油機缸套穴蝕情況為例，對缸套穴蝕產生原因深入分析后，探討通過制定預防措施，從而逐步消除缸套穴蝕故障。

關鍵詞：柴油機缸套；穴蝕原因；分析；預防

在工程建設操作過程中，柴油機類工程機械因為長久性使用，機械設備外層脫落而形成麻點狀和針狀小孔的小洞，一般我們稱之為穴蝕，穴蝕現象的發(fā)生一般是不可避免的。工程機械中的液壓元件精度高，相對運動零件的配合間隙小，產生穴蝕后會導致配合表面變黑甚至出現小坑，使閥桿卡住，壓力失調，嚴重時不能正常工作。

以6240柴油機缸套穴蝕情況為例，6240柴油機氣缸套在實際運用中，相繼發(fā)生（5臺機車一年共發(fā)生缸套穴蝕6次）氣缸套漏水故障，冷卻水直接氣缸套內側或外側流出，進而流到油底殼，造成機油稀釋，潤滑狀況惡化，不僅嚴重影響機車的正常運用，也消耗大量的機油及人力、物力。

1.工程機械氣缸套穴蝕原因分析

國內外諸多研究資料表明，工程機械所使用的零件材料中本身存在著的微觀小孔、裂紋、溝槽等原因，一般均是引起穴蝕的主要內因，而零件的振動是引起穴蝕的主要外因。

2.工程機械氣缸套穴蝕主要因素分析

2.1 氣缸套振動因素

2.1.1氣缸套受力不均衡產生振動

一般情況下，柴油機氣缸套活塞的受力，沿氣缸中心線作用在活塞上的總力P（包括氣體力的往復慣性力）可以分解為兩個分力：沿連桿中心作用的拉力S和把活塞推向氣缸壁的側壓力Pn。在曲軸轉角0～720 度的過程中，P的方向轉換6次，即活塞6次沖擊在氣缸套。在活塞的沖擊作用下，氣缸套的中下部會產生振動，穴蝕也容易在氣缸套的中下部位發(fā)生。柴油機工作時，氣缸套的振動將通過水的擠壓與拉伸將振動傳遞給水套引起穴蝕。而與氣缸套振動部位對應的水套在振動影響下常發(fā)生穴蝕。

2.1.2氣缸壁厚度的影響

柴油機在工程運行過程中，隨著氣缸壁厚度的增大，振動加速度減小。由系列柴油機氣缸套結構可知，自氣缸套上定位面向下到160 mm處，氣缸套的厚度為23，經20過渡后氣缸套厚度變19.因此，對于氣缸套而言，在相同的沖擊下，氣缸套下部產生的振動加速度要大于氣缸套上部產生的加速度，因此易產生穴蝕。

2.1.3活塞質量的影響

在加速度一定的情況下，質量越大，沖擊力越大，振動越大。6240系列柴油機使用的活塞有鋼頂鐵裙活塞和鋼頂鋁裙活塞兩種。鋼頂鐵裙活塞質量大于鋼頂鋁裙活塞質量，因此使用鋼頂鐵裙活塞的柴油機發(fā)生氣缸套穴蝕情況明顯多于使用鋼頂鋁裙活塞的柴油機。

2.2氣缸套自身因素

零件材料由于鑄造、應力等原因存在著的微觀小孔、裂紋、溝槽。這些零配件自身存在的缺陷很容易被腐蝕，最終引起氣缸套與水套的穴蝕。

2.3冷卻水因素

自來水中含有氯、硫酸根、鈣、鎂、硅等離子，氯、硫酸根是腐蝕促進劑，在高溫下會加速金屬的腐蝕。鈣、鎂、硅等離子的化合物會在金屬的表面沉積，形成水垢，影響傳熱。

2.4柴油機結構的限制

從6240柴油機冷卻水腔的結構來看，氣缸套周圍存在冷卻水最不易流動的區(qū)域。由于是水最不易流動的區(qū)域、溫度最高，水最容易汽化形成氣泡，從而產生穴蝕。

3.建議預防措施

3.1嚴格落實工藝，對于缸套內徑超限的氣缸套（因間隙大，振動也大），禁止使用。

3.2建議增加氣缸套下部的厚度。改變氣缸套上厚下薄的結構，采用23mm的氣缸壁，不僅能改善缸套的抗沖擊性能，還能簡化氣缸套的加工工藝.

3.3改進氣缸套水腔的進水結構，可以在氣缸套外表面增加一個導流壁，從而改善氣缸套水腔內冷卻水循環(huán)，避免在水腔內產生不易流動的高溫區(qū)域，就會有效減少穴蝕的產生。

3.4加強機車冷卻水的檢測，對于不合格冷卻水進行處理。每次機車進庫保修或臨修時，冷卻水進行更換。同時開展冷卻水檢測項目，用去離子水作為基礎水，采用硅系復合添加劑配制冷卻水，避免冷卻水腐蝕柴油機機體及缸套。

3.5對穴蝕氣缸套的處理。氣缸套發(fā)生穴蝕后，冷卻水會從穴蝕孔流到氣缸套內，然后順著氣缸壁流到油底殼。由于氣缸套內壁光滑，表面粗糙度要求高，故不能進行焊補，但氣缸套外面的水套如果穴蝕可以進行焊補，修補后的水套已投入使用，沒有不良反應，效果較好。

3.6保持液壓系統(tǒng)清潔，防止空氣和水分侵入。定期清洗磁性租濾器。更換各種濾芯，保持油液清潔。注意檢查油位、油質和油色，如果發(fā)現液壓系統(tǒng)中有水珠，油液變成乳白色或油液呈泡沫狀應及時仔細分析水和空氣的來源，檢查油冷卻器和液壓泵進口處的密封性。

3.7正確保養(yǎng)冷卻系統(tǒng)。保證散熱器壓力蓋完好并正常工作，從而減少穴蝕的產生；讓冷卻系統(tǒng)的溫度保持在合適的范圍內，以降低氣泡破裂的能量，使用適量的冷卻液添加劑，抑制銹蝕作用。

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作者簡介：金濤，男，籍貫：山東省德州禹城市，工作單位：山東電建第二工程公司，工程師，本科，專業(yè)方向：機械工程。