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，相繼發生（5臺機車一年共發生缸套穴蝕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域。由于是水最不易流動的區域、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，避免在水腔內產生不易流動的高溫區域，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，如果發現液壓系統中有水珠，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正確保養冷卻系統。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，專業方向：機械工程。