活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭裂紋原因及對(duì)策

汪先運(yùn)，宋 龍，劉 坤（中國人民解放軍95937部隊(duì)，遼寧 阜新 123000）

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭裂紋原因及對(duì)策

汪先運(yùn)，宋 龍，劉 坤
（中國人民解放軍95937部隊(duì)，遼寧 阜新 123000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的科學(xué)技術(shù)獲得了大幅度的提升，帶動(dòng)了我國制造業(yè)的高速發(fā)展，一些新技術(shù)和新方法不斷的在變革。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在我國各個(gè)領(lǐng)域機(jī)械設(shè)備上應(yīng)用的都比較廣泛，達(dá)到飛機(jī)、航船，小到一些小型的航模都使用著活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)一直被很廣泛的應(yīng)用但是總還是存在著一些問題難以解決，制約著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。比如說活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭會(huì)在使用的過程中產(chǎn)生裂紋。

活塞式；發(fā)動(dòng)機(jī)；汽缸頭；裂紋；原因；對(duì)策

0 前言

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)指的是借住氣體膨脹產(chǎn)生的空氣壓力，推動(dòng)活塞桿上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)曲柄的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的一種發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。這種發(fā)動(dòng)機(jī)由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且應(yīng)用起來比較方便、維修也不是很復(fù)雜，所以在世界各國的機(jī)器裝備中都離不開，應(yīng)用范圍較其他的發(fā)動(dòng)機(jī)要廣泛的許多。然而一個(gè)東西總有兩方面，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭在使用的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些裂紋，這些裂紋嚴(yán)重的損害了其使用壽命和使用性能，更嚴(yán)重的可能會(huì)引發(fā)事故，尤其是在航天航空、航運(yùn)船只中。因此，解決活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭裂紋已經(jīng)成為首要的問題。在本文中筆者就這一問題進(jìn)行探討。

1 產(chǎn)生活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭裂紋的主要原因分析

1.1 外部因素——操作人員操作存在不當(dāng)

雖然自從改革開放以來我國的機(jī)械制造行業(yè)獲得了大幅度的提升，機(jī)械行業(yè)的技術(shù)水平和人員的水平都已經(jīng)成功地邁上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階。但是，就目前來說我國很多技術(shù)人員在水平上還不是很完善，對(duì)于一些基本的技術(shù)手段還沒有能夠很好的掌握。在使用過程中如果操作人員油門桿同變距的手柄存在兩者上的操作不配合現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸產(chǎn)生大的空氣壓力、轉(zhuǎn)速小的工作環(huán)境，這樣燃?xì)鈮毫Ρ容^高、溫度也比較高，從而出現(xiàn)爆震的現(xiàn)象，導(dǎo)致汽缸頭出現(xiàn)裂紋。

1.2 外部因素——檢修人員操作存在不當(dāng)

目前，我國針對(duì)檢修這一環(huán)節(jié)還缺乏專業(yè)的、高水平的技術(shù)人員。有一些檢修人員在檢修的過程中沒有嚴(yán)格的按照說明書進(jìn)行，而是很隨意的進(jìn)行操作，一出現(xiàn)問題不進(jìn)行分析首先就打開發(fā)動(dòng)機(jī)的外包裝部分，拆卸電阻或者排除問題。這一問題尤其在冬天比較容易產(chǎn)生，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸在工作的過程中溫度非常高，突然打開外包皮，容易導(dǎo)致溫差過大，溫度壓力較大，內(nèi)外受力迅速發(fā)生變化從而產(chǎn)生裂紋。

1.3 內(nèi)部因素——活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)本身存在出現(xiàn)裂紋的風(fēng)險(xiǎn)

在平時(shí)筆者觀察了我國的兩種主要的發(fā)動(dòng)機(jī)，研究了這些活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，筆者發(fā)現(xiàn)這些系列的發(fā)動(dòng)機(jī)大都是使用寬度較大的氣缸（指的是氣缸的內(nèi)壁直徑要比活塞的整個(gè)行程要大），這樣的話火焰?zhèn)鞑サ木嚯x也會(huì)變得更長(zhǎng)，火焰在燃燒的過程中和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的氧氣反應(yīng)生成一定的氧化物，可能會(huì)產(chǎn)生一些微小的爆炸現(xiàn)象[1]。氣體燃燒時(shí)氣缸內(nèi)的溫度和壓力都會(huì)迅速的上升，高溫高壓同時(shí)作用于氣缸內(nèi)各種機(jī)械原件會(huì)對(duì)各種機(jī)械原件造成較大的沖擊載荷，從而迫使汽缸頭出現(xiàn)裂紋。

2 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭裂紋潛在性的風(fēng)險(xiǎn)

2.1 可能會(huì)引發(fā)一系列的事故

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在我國使用的非常廣泛，從民用到軍用、從飛行行業(yè)到陸地領(lǐng)域都離不開活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力支持。國際社會(huì)上也經(jīng)常會(huì)報(bào)道一些飛機(jī)的失事、輪船的傾覆都是由于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭出現(xiàn)了裂紋。嚴(yán)重的引發(fā)了一些事故的發(fā)生，尤其是在跨國交流越來越廣泛、交通越來越發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)，這些事故更是容易發(fā)生，如果不高度關(guān)注裂紋問題，就會(huì)引發(fā)一系列的危險(xiǎn)事故，給人民和國家?guī)砦：Α?/p>

2.2 導(dǎo)致其他部件損壞，浪費(fèi)資源

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸并不是單獨(dú)進(jìn)行工作的，在工作的過程中所有的機(jī)械設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的整體，共同進(jìn)行作用，從而才能夠保障一個(gè)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，每一個(gè)小零部件之間都具有密切而又廣泛的聯(lián)系，正所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身。如果在實(shí)際運(yùn)行的過程中活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭出現(xiàn)了裂紋，將會(huì)首先引起氣缸內(nèi)其他的部件出現(xiàn)損害，比如活塞桿等，從而產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的過程中最懼怕的就是振動(dòng)，進(jìn)一步的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其他的部件也出現(xiàn)相應(yīng)的損壞，造成了資源的浪費(fèi)。

3 解決活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭裂紋問題的相關(guān)對(duì)策

3.1 加強(qiáng)對(duì)操作人員的技術(shù)培訓(xùn)

任何一種小的失誤都可能會(huì)給活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸造成一定的本質(zhì)性影響。所以在操作的過程前，首先應(yīng)該對(duì)操作人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)。應(yīng)該要求廠家及時(shí)對(duì)操作人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)，檢查操作人員在模擬操作中出現(xiàn)的問題，及時(shí)的糾正這些問題，不把問題留到真正的運(yùn)行過程總。

3.2 檢修人員在檢修過程中要嚴(yán)格的遵循手冊(cè)

在使用過程中難免要進(jìn)行正常的檢修，檢修工作相比于其他工作來說要復(fù)雜許多，面臨著不同的環(huán)境活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸會(huì)出現(xiàn)不同的情況，檢修人員需要具備大量的經(jīng)驗(yàn)才能夠進(jìn)行正常的檢修工作。檢修人員的工作環(huán)境處于多變的狀態(tài)，檢修人員的工作態(tài)度非常重要。一般發(fā)動(dòng)機(jī)廠家都會(huì)提供相應(yīng)的維修手冊(cè)或者維修人員。因此，在實(shí)際過程中應(yīng)該嚴(yán)格的遵循手冊(cè)進(jìn)行檢修，切勿隨意操作。

3.3 努力研發(fā)新型的、不易產(chǎn)生裂紋的材料

這幾十年來我國的材料科學(xué)也得到了很大的發(fā)展，一些新型的材料被廣泛的應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中。在平時(shí)的生活過程中活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)操作和檢修人員應(yīng)該密切關(guān)注這些新型的材料，用于創(chuàng)新，把這些新材料用于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中[2]。當(dāng)然，這涉及到很多的技術(shù)創(chuàng)新，需要國家有關(guān)部門的支持。

4 總結(jié)語

在本文中筆者主要分析了產(chǎn)生活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭裂紋的主要原因，主要包括內(nèi)外兩方面的因素。如果在使用的過程中活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭產(chǎn)生裂紋可能會(huì)導(dǎo)致一系列的不利因素。因此，要采用一系列方法努力解決裂紋問題，才能提高使用的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

[1]史學(xué)本.淺談?shì)喆l(fā)動(dòng)機(jī)汽缸裂紋粘貼[J].中國水運(yùn)（下半月刊）,2010（09）:112-117.

[2]朱金華,吳海.航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸活塞組磨損的原因及預(yù)防[J].航空精密制造技術(shù),2015（01）:57-60.