某型船用柴油機氣缸套異常磨損原因分析

趙東升， 王立華， 馬 江

（海軍駐興平地區軍事代表室，陜西 興平 713105）

引言

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

1）柴油機曲軸箱漏氣量增加，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，積碳嚴重；

4）柴油機異常振動加劇，噪聲增大；

5）嚴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］。

根據柴油機裝配試車資料和柴油機在使用保養的實際經驗，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出現或同時出現。兩種以上的磨損形式就稱為復合磨損，復合磨損的速度和對柴油機的傷害遠遠大于單一形式的磨損。

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

1 故障概況

某型柴油機在試驗臺架進行試車時，各項試驗參數均運轉正常。試驗結束后，進行拆解檢查，發現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方向活塞頂第一道環槽上邊出現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 活塞環異常磨損痕跡

從故障現象看，柴油機滑油、冷卻水溫度及壓力均正常，活塞缸套潤滑、冷卻良好。經過分析認為B4缸異常磨損的可能原因為：

1）活塞頂裙同軸度超差［3］；

2）氣缸套內孔尺寸不合格；

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，對相關零部件進行了拆檢，拆檢結果如下：

1）復查B4缸活塞裝配頂裙同軸度符合工藝技術要求（≤0.05）；

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

圖4 氣缸套內孔測量位置（mm）

3）檢測B4缸配套的連桿，相關尺寸均符合技術要求；

4）檢查B4缸活塞裙開檔情況，發現活塞裙開檔處有擦傷痕跡；于是在活塞裙開檔處涂紅丹進行復查，然后正常安裝活塞連桿組件，結果發現B4缸活塞裙內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，毛坯肥大區域為活塞裙部螺栓搭子處，如圖6所示。

圖6 活塞裙毛坯肥大部位（mm）

經過對活塞裙進行綜合分析，認為造成毛坯肥大的原因有以下兩點：

1）活塞裙模具磨損。活塞裙為鍛鋁零件，鍛造過程中，模具會出現磨損，磨損量累計后尺寸會逐漸變小，導致鍛造活塞裙開檔尺寸偏小，毛坯肥大；

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

4 結論

船舶柴油機氣缸套異常磨損，雖然是柴油機裝配試車和使用保養中的常見故障，但如果把握下列環節，就可以預防或減少船舶柴油機氣缸套異常磨損故障的發生：

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

2）加強現場模具、工裝的管理。定期檢查鍛

根據拆檢情況，綜合分析認為，柴油機B4缸造模具和工裝，對磨損嚴重的磨具和工裝及時修理或報廢；

3）認真執行柴油機技術說明書中規定的技術要求，選用合格的潤滑油，嚴格控制活塞裙開檔尺寸；

4）重新設計工裝。按照連桿小端形狀重新設計檢驗工裝，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氣缸套異常磨損及拉缸故障分析［J］.柴油機，2010，32（3）：45-46.

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

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