某型船用柴油機(jī)氣缸套異常磨損原因分析

趙東升， 王立華， 馬 江

（海軍駐興平地區(qū)軍事代表室，陜西 興平 713105）

引言

氣缸套是船用柴油機(jī)的重要零部件之一，因其內(nèi)壁工作條件十分惡劣，很容易發(fā)生磨損，磨損后會造成以下危害：

1）柴油機(jī)曲軸箱漏氣量增加，污染滑油，換油周期縮短；

2）壓縮壓力降低，啟動困難，功率下降，燃油消耗增加；

3）滑油消耗增加，積碳嚴(yán)重；

4）柴油機(jī)異常振動加劇，噪聲增大；

5）嚴(yán)重的磨損故障還可能帶來一系列的可靠性問題，如造成連桿、活塞、缸套的斷裂［1］。

根據(jù)柴油機(jī)裝配試車資料和柴油機(jī)在使用保養(yǎng)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，氣缸套異常磨損可分為四種形式：疲勞磨損、磨料磨損、腐蝕磨損、粘著磨損［2］，這幾種磨損形式或單獨(dú)出現(xiàn)或同時出現(xiàn)。兩種以上的磨損形式就稱為復(fù)合磨損，復(fù)合磨損的速度和對柴油機(jī)的傷害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一形式的磨損。

柴油機(jī)發(fā)生氣缸異常磨損的原因按使用狀況可分為使用保養(yǎng)、制造安裝兩方面，本文主要從制造安裝方面進(jìn)行探討。

1 故障概況

某型柴油機(jī)在試驗(yàn)臺架進(jìn)行試車時，各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)均運(yùn)轉(zhuǎn)正常。試驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行拆解檢查，發(fā)現(xiàn)B4缸氣缸套異常磨損（如圖1所示），情況如下：

1）氣缸套在自由端方向12.5h～5h方向異常磨損（如圖2所示），磨損位置距離氣缸套頂端25mm，深度方向長為265mm。

圖1 氣缸套異常磨損圖

圖2 氣缸套異常磨損位置

2）活塞在3h方向活塞頂?shù)谝坏拉h(huán)槽上邊出現(xiàn)3mm寬的磨損痕跡（如圖3所示）。

2 故障原因排查

2.1 故障可能原因

圖3 活塞環(huán)異常磨損痕跡

從故障現(xiàn)象看，柴油機(jī)滑油、冷卻水溫度及壓力均正常，活塞缸套潤滑、冷卻良好。經(jīng)過分析認(rèn)為B4缸異常磨損的可能原因?yàn)椋?/p>

1）活塞頂裙同軸度超差［3］；

2）氣缸套內(nèi)孔尺寸不合格；

3）活塞裙與連桿小端干涉。

2.2 拆檢情況分析

針對可能原因，對相關(guān)零部件進(jìn)行了拆檢，拆檢結(jié)果如下：

1）復(fù)查B4缸活塞裝配頂裙同軸度符合工藝技術(shù)要求（≤0.05）；

2）按圖4位置檢測B4缸缸套內(nèi)孔尺寸，技術(shù)文件要求為Ф230＋0.046－0.01mm，檢查結(jié)果均符合技術(shù)文件要求；

圖4 氣缸套內(nèi)孔測量位置（mm）

3）檢測B4缸配套的連桿，相關(guān)尺寸均符合技術(shù)要求；

4）檢查B4缸活塞裙開檔情況，發(fā)現(xiàn)活塞裙開檔處有擦傷痕跡；于是在活塞裙開檔處涂紅丹進(jìn)行復(fù)查，然后正常安裝活塞連桿組件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B4缸活塞裙內(nèi)部螺栓撘子外緣與連桿小端干涉。

3 故障原因分析

圖5 活塞裙磨損圖片

異常磨損的原因是活塞裙內(nèi)部開檔處毛坯肥大，活塞上行時，由于連桿小端與活塞裙干涉，連桿使活塞傾斜，最終導(dǎo)致活塞與氣缸套剛性接觸，活塞及氣缸套擦傷。從拆檢情況看，毛坯肥大區(qū)域?yàn)榛钊共柯菟ù钭犹帲鐖D6所示。

圖6 活塞裙毛坯肥大部位（mm）

經(jīng)過對活塞裙進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為造成毛坯肥大的原因有以下兩點(diǎn)：

1）活塞裙模具磨損?；钊篂殄戜X零件，鍛造過程中，模具會出現(xiàn)磨損，磨損量累計后尺寸會逐漸變小，導(dǎo)致鍛造活塞裙開檔尺寸偏小，毛坯肥大；

2）開檔檢驗(yàn)工裝失效。前期設(shè)計過活塞裙開檔尺寸專用檢驗(yàn)工裝，但這套工裝因使用時間過長誤差變大，從而導(dǎo)致檢查結(jié)果虛假。

4 結(jié)論

船舶柴油機(jī)氣缸套異常磨損，雖然是柴油機(jī)裝配試車和使用保養(yǎng)中的常見故障，但如果把握下列環(huán)節(jié)，就可以預(yù)防或減少船舶柴油機(jī)氣缸套異常磨損故障的發(fā)生：

1）選用合格的零部件。裝配時應(yīng)特別注意清潔度，正確安裝活塞連桿、活塞環(huán)、氣缸套；嚴(yán)格檢測配合尺寸，必須符合設(shè)計和工藝技術(shù)要求；

2）加強(qiáng)現(xiàn)場模具、工裝的管理。定期檢查鍛

根據(jù)拆檢情況，綜合分析認(rèn)為，柴油機(jī)B4缸造模具和工裝，對磨損嚴(yán)重的磨具和工裝及時修理或報廢；

3）認(rèn)真執(zhí)行柴油機(jī)技術(shù)說明書中規(guī)定的技術(shù)要求，選用合格的潤滑油，嚴(yán)格控制活塞裙開檔尺寸；

4）重新設(shè)計工裝。按照連桿小端形狀重新設(shè)計檢驗(yàn)工裝，全面檢查活塞裙毛坯開檔情況。

［1］ 林海等.中高速大功率柴油機(jī)氣缸套異常磨損及拉缸故障分析［J］.柴油機(jī)，2010，32（3）：45-46.

［2］ 王國慶.某輪主機(jī)缸套異常磨損原因分析［J］.天津航海，2007（3）：24-25.

［3］ 劉建安.淺談船舶柴油機(jī)缸套磨損故障性能分析與處理［J］.價值工程，2014（10）：11-13.