淺析柴油機(jī)氣缸套磨損和拉缸原因及預(yù)防措施

李國良

摘要：氣缸套磨損、拉缸是柴油機(jī)運行過程中常見的現(xiàn)象，為了減少柴油機(jī)運行故障，提高柴油機(jī)使用效益，降低用戶的經(jīng)濟(jì)成本，文章對氣缸套磨損和拉缸的常見原因進(jìn)行了分析，并提出幾點有效的預(yù)防措施。

Abstract： Cylinder liner wear and cylinder pulling are common phenomena in the operation of diesel engine. In order to reduce the operation failure of diesel engine， improve the use efficiency of diesel engine and reduce the economic cost of users， this paper analyzes the common causes of cylinder liner wear and cylinder pulling， and puts forward some effective preventive measures.

關(guān)鍵詞：氣缸套;磨損;拉缸;預(yù)防措施

Key words： cylinder liner;wear;cylinder pulling;preventive measures

中圖分類號：U664.121? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0145-02

0? 引言

在現(xiàn)代社會中，柴油機(jī)作為一種動力裝置，其應(yīng)用十分廣泛。氣缸套作為柴油機(jī)核心零件之一，對柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、工作性能和使用壽命起著至關(guān)重要的影響。柴油機(jī)在運行時，活塞與氣缸套形成的摩擦副在相對滑動的過程中，氣缸套常常會發(fā)生磨損或者拉缸故障。筆者主要通過對氣缸套的磨損和拉缸故障原因進(jìn)行分析，并提出有效的預(yù)防措施，希望能夠減少氣缸套的磨損和拉缸事故，以降低經(jīng)濟(jì)成本，提高柴油機(jī)使用效益。

1? 磨損

1.1 氣缸套常見的磨損原因

1.1.1 磨粒磨損

磨粒磨損多產(chǎn)生于氣缸套的內(nèi)壁上，通常為外界的硬質(zhì)顆粒進(jìn)入氣缸摩擦副中，由于工作過程中活塞的往復(fù)運動，使得氣缸套內(nèi)表面產(chǎn)生刮痕磨損。造成氣缸套內(nèi)壁磨損的磨粒常常來自于空氣中的顆粒物、燃油、潤滑油以及工作中產(chǎn)生的積炭。因為活塞在缸套中部運行速度最大，所以往往缸套中部形成的磨粒磨損也最嚴(yán)重。

1.1.2 腐蝕磨損

腐蝕磨損主要是柴油機(jī)在工作中，氣缸套內(nèi)壁表面材料與周圍的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成表面材料產(chǎn)生化學(xué)腐蝕剝落。腐蝕磨損的腐蝕介質(zhì)主要來自于燃油，燃油和空氣混合氣體燃燒后產(chǎn)生水蒸氣和酸性氧化物，它們可生成礦物酸。氣缸套內(nèi)表面在礦物酸與燃燒產(chǎn)生的有機(jī)酸共同作用下形成了腐蝕磨損。

1.1.3 構(gòu)造原因產(chǎn)生的磨損

由于氣缸套結(jié)構(gòu)的原因，氣缸套的上部靠近燃燒室處溫度較高，潤滑油會被空氣沖刷并且被燃油稀釋，使得氣缸套上部的潤滑條件變差。另外，活塞在往復(fù)運動中活塞環(huán)對氣缸套上部的正壓力較大，導(dǎo)致潤滑油膜難以形成和保持，加劇了氣缸套上部的機(jī)械磨損。

1.1.4 粘著磨損

氣缸套和活塞環(huán)在高溫、高壓的環(huán)境下工作，且兩者相對運動速度變化很大，易導(dǎo)致油膜破裂，引起活塞環(huán)與缸壁間潤滑不良，發(fā)生局部干摩擦，導(dǎo)致摩擦熱急劇增加溫度迅速升高，形成金屬間熔合粘著，在隨后摩擦副相對運動中金屬粘著處被撕裂。這種粘著-撕裂-粘著的反復(fù)交替過程便形成了氣缸套內(nèi)壁的粘著磨損。一般情況下，粘著磨損速度很快，嚴(yán)重時會發(fā)生“咬死”、拉缸等后果，粘著磨損是氣缸套內(nèi)壁非常危險的破壞形式。

1.1.5 積炭過多

如果柴油機(jī)在運行過程中，長時間低溫運行，會導(dǎo)致燃燒不充分，產(chǎn)生較多的積炭，積炭顆粒會加速氣缸套的磨損。

1.1.6 “三濾”損壞或缺乏保養(yǎng)

“三濾”（空氣濾清器、燃油濾清器、機(jī)油濾清器）沒有做到定期的檢查和保養(yǎng)，不能保持良好的工作狀態(tài)，導(dǎo)致空氣中的塵埃微粒、燃油和機(jī)油中的雜質(zhì)進(jìn)入到氣缸套中，加速了氣缸套的磨損。

1.1.7 潤滑不良

選用的潤滑油牌號不符合要求，沒有定期檢查更換潤滑油，導(dǎo)致潤滑油變質(zhì)或者太臟，影響潤滑油的潤滑使用效果，使活塞環(huán)和氣缸套之間的潤滑條件變差，加速了氣缸套的磨損。

1.1.8 安裝、維修不規(guī)范

安裝、維修時沒有嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，安裝時氣缸套的中心線與曲軸軸線不垂直，造成氣缸套產(chǎn)生異常磨損。維修時連桿銅套孔偏斜，會使活塞向氣缸套一邊傾斜，引起氣缸套異常磨損。新的或者大修后的柴油機(jī)未經(jīng)必要的磨合運轉(zhuǎn)便投入運行，亦會導(dǎo)致氣缸套等零件的異常磨損。

1.2 減少氣缸套磨損的措施

①避免柴油機(jī)長時間處于低溫運行的狀態(tài)，柴油機(jī)溫度低，會引起燃油燃燒不充分，從而產(chǎn)生大量的積炭附著在氣缸套內(nèi)壁上，加速氣缸套磨損。建議選用具有刮炭環(huán)結(jié)構(gòu)的氣缸套，刮炭環(huán)可以有效刮除活塞表面的積炭，使刮下的積炭隨廢氣一道排出，可以有效降低氣缸套的磨損。

②一般情況下，控制柴油機(jī)冷卻水的溫度在80-90℃為宜。溫度太低時氣缸套內(nèi)壁易受到酸性氣體的腐蝕破壞，溫度太高時氣缸套內(nèi)壁上潤滑油膜易蒸發(fā)稀釋，導(dǎo)致潤滑效果變差，氣缸套易磨損。

③對柴油機(jī)進(jìn)行定期檢查和保養(yǎng)，保證“三濾”（空氣濾清器、燃油濾清器、機(jī)油濾清器）保持良好的工作狀態(tài)，過濾掉空氣、燃油和機(jī)油中的顆粒雜質(zhì)，減少氣缸套的磨損。

④依據(jù)柴油機(jī)的性能和季節(jié)的變化選擇合適的潤滑油粘度值，購買和使用質(zhì)量有保障的潤滑油和燃油。杜絕為了節(jié)約成本而使用劣質(zhì)的潤滑油和燃油，劣質(zhì)的潤滑油和燃油會加速氣缸摩擦副的磨損，影響柴油機(jī)使用壽命。

⑤新的柴油機(jī)要經(jīng)過必要的磨合階段，使柴油機(jī)達(dá)到最佳的狀態(tài)再正式投入作業(yè)。后期的柴油機(jī)維修安裝一定要嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行，并嚴(yán)格檢驗，保證連桿、氣缸套等零部件的安裝精度，提高柴油機(jī)安裝和維修質(zhì)量，降低氣缸套異常磨損的幾率。

2? 拉缸

2.1 氣缸套拉缸的常見原因

氣缸套拉缸主要表現(xiàn)為氣缸套內(nèi)表面出現(xiàn)拉毛、劃痕或者溝槽狀拉痕的現(xiàn)象，嚴(yán)重時發(fā)生“咬缸”事故，甚至造成拉斷活塞或者連桿等重大事故。氣缸套拉缸會引起柴油機(jī)動力下降、機(jī)油耗增大、異響等情況，拉缸現(xiàn)象發(fā)生的原因復(fù)雜多樣，主要原因是氣缸套內(nèi)壁與活塞之間難以形成油膜潤滑，因而造成潤滑效果不良，出現(xiàn)干磨擦的情況，進(jìn)而引起拉缸。如圖1所示，為某氣缸套內(nèi)壁拉缸的照片。

造成氣缸套拉缸的常見原因有：

①柴油機(jī)工作溫度高：柴油機(jī)運行過程中，氣缸內(nèi)的瞬時溫度很高，冷卻系統(tǒng)需要及時將熱量散發(fā)出去，以保持柴油機(jī)在最適宜的溫度下工作，否則會導(dǎo)致柴油機(jī)溫度過高，潤滑油變稀釋，壓力下降，使得潤滑條件變差，氣缸摩擦副易出現(xiàn)干摩擦或半干摩擦的情況，導(dǎo)致形成粘著磨損，進(jìn)而引起拉缸故障的出現(xiàn)。

②活塞與氣缸套間隙過小：由于高溫的作用，活塞環(huán)、活塞、氣缸套均會受熱膨脹，因為使用材料的不同，一般活塞熱膨脹系數(shù)比氣缸套和活塞環(huán)高。如果活塞與氣缸套之間間隙過小，在高溫受熱膨脹時，會破壞潤滑油膜造成拉缸現(xiàn)象，甚至有可能出現(xiàn)活塞環(huán)與缸套卡死導(dǎo)致活塞環(huán)折斷而引發(fā)嚴(yán)重的拉缸故障。

③潤滑不良：潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致潤滑油供油不足或者供油中斷，活塞與氣缸套之間不具備形成油膜潤滑的條件，活塞環(huán)與氣缸套之間會出現(xiàn)干摩擦，造成拉缸現(xiàn)象。潤滑油變質(zhì)或者品質(zhì)不良，導(dǎo)致潤滑效果變差，加劇氣缸套的磨損，嚴(yán)重時導(dǎo)致拉缸故障的發(fā)生。

④超負(fù)荷運行：柴油機(jī)長時間超負(fù)荷運作，將承受超過正常工作時的熱力載荷，柴油機(jī)溫度升高，引起機(jī)油粘度下降，氣缸內(nèi)的潤滑油膜遭到破壞，潤滑條件變差，加劇了氣缸套的磨損，易引起柴油機(jī)拉缸事故的發(fā)生。

⑤油底殼進(jìn)水或者燃油：由于氣缸套的密封圈處密封不嚴(yán)，導(dǎo)致冷卻水滲漏到油底殼中，或者燃油霧化不良，燃油沿著氣缸套內(nèi)壁滲入油底殼中，均會使機(jī)油變質(zhì)，同時稀釋了機(jī)油，影響潤滑油膜的形成，潤滑效果變差，最終導(dǎo)致氣缸套拉缸等事故。

⑥活塞環(huán)質(zhì)量問題：活塞環(huán)與氣缸套內(nèi)壁相對高速滑動，活塞環(huán)質(zhì)量不好會直接損壞氣缸套內(nèi)壁。柴油機(jī)運行過程中，若活塞環(huán)斷裂，斷裂的活塞環(huán)會劃傷氣缸套內(nèi)壁，加劇氣缸套磨損，導(dǎo)致拉缸事故。另外，活塞環(huán)出現(xiàn)變形，活塞環(huán)無彈力等情況，同樣也會引起拉缸現(xiàn)象。

2.2 預(yù)防拉缸的有效措施

①加強(qiáng)冷卻系統(tǒng)的維護(hù)與管理，注意使用清潔的軟水，保證節(jié)溫閥具有良好的工作性能，定期清理冷卻泵水垢，保持柴油機(jī)工作時冷卻水的溫度在正常范圍內(nèi)，避免柴油機(jī)出現(xiàn)高溫現(xiàn)象。另外，也要注意水量的消耗，發(fā)現(xiàn)水位異常時，及時查找原因并排除隱患。②活塞、活塞環(huán)、氣缸套之間間隙要合理，活塞、活塞環(huán)、氣缸套進(jìn)行尺寸公差分組，確保裝配時具備合適的配合間隙。為了柴油機(jī)正常工作，活塞環(huán)與氣缸套之間的配合間隙要符合規(guī)范要求。同樣，活塞環(huán)與活塞之間也要保證活塞環(huán)的背隙和側(cè)隙要符合要求，否則活塞環(huán)發(fā)生故障，將直接影響氣缸套內(nèi)壁，造成嚴(yán)重的拉缸等事故。③加強(qiáng)潤滑系統(tǒng)的維護(hù)與管理，選購符合柴油機(jī)使用要求的潤滑油，避免使用劣質(zhì)潤滑油。經(jīng)常檢查潤滑油的工作壓力、工作溫度以及油量是否處于正常狀態(tài)，注意及時添加與更換潤滑油，清潔潤滑油過濾器。具備良好的潤滑系統(tǒng)，可以產(chǎn)生良好的潤滑效果，是減少柴油機(jī)拉缸事故的重要因素。④保證維修與保養(yǎng)的質(zhì)量，在維修與保養(yǎng)的過程中，要注意各個零部件的清潔工作，防止雜質(zhì)進(jìn)入柴油機(jī)系統(tǒng)。嚴(yán)格執(zhí)行維修工作規(guī)范，保證維修和裝配質(zhì)量，如：確保活塞在氣缸套中的對中性，防止活塞傾斜而引起拉缸。確保活塞銷與座孔配合得體，防止配合過松，卡簧彈力不足，導(dǎo)致活塞銷竄出而拉傷氣缸套。

3? 結(jié)束語

氣缸套出現(xiàn)磨損和拉缸事故的原因是復(fù)雜多樣的，我們應(yīng)該以預(yù)防為主，正確使用柴油機(jī)，并注重對柴油機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)。柴油機(jī)在使用過程中，氣缸套發(fā)生磨損是在所難免的，但我們可以通過一些有效的預(yù)防措施，減輕減緩正常的磨損，減少出現(xiàn)異常磨損和拉缸事故的概率。以期延長氣缸套的使用壽命，提高柴油機(jī)的使用性能，降低用戶的經(jīng)濟(jì)成本。

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