關(guān)于大功率柴油發(fā)動機(jī)拉缸故障的探討

蔡冬維　許鑰　蔡正斌

引言：本文先是對大功率柴油發(fā)動機(jī)拉缸的形成機(jī)理進(jìn)行闡述、接著分析了產(chǎn)生故障的可能原因，最后提出了一些預(yù)防措施和修理技巧。

柴油機(jī)拉缸是指柴油機(jī)活塞組件與氣缸配合工作面相互劇烈作用（產(chǎn)生干摩擦），在工作表面上產(chǎn)生過度磨損、拉毛、劃痕、擦傷、裂紋或咬死的現(xiàn)象。拉缸是在有潤滑條件下產(chǎn)生的不同程度的黏著磨損。拉缸輕時(shí)，使氣缸套、活塞組件受損，嚴(yán)重時(shí)會造成咬缸的惡性機(jī)損事故。而拉斷活塞或連桿、打壞機(jī)器、以致造成重大事故。因此對柴油機(jī)拉缸故障的形成機(jī)理進(jìn)行分析，找出早期預(yù)報(bào)和正確的應(yīng)對措施，對柴油機(jī)正確管理使用，提高可靠性和延長使用壽命，以及提高管理人員對故障的排除應(yīng)變能力，都有很重要的意義。

一、柴油機(jī)拉缸形成的工作機(jī)理

拉缸就是活塞或活塞環(huán)與缸套產(chǎn)生高溫熔蝕粘附?；钊c缸套之間的油膜中斷是產(chǎn)生拉缸的主要原因，活塞與缸套之間的油膜一旦中斷則活塞與缸套就產(chǎn)生干摩擦，同時(shí)高速相對運(yùn)動產(chǎn)生的高溫會超過金屬的熔點(diǎn)，引起活塞、活塞環(huán)與缸套表面產(chǎn)生熔蝕粘附，活塞繼續(xù)運(yùn)動時(shí)兩表面熔蝕粘附點(diǎn)又被扯斷從而產(chǎn)生拉缸。

二、造成柴油發(fā)動機(jī)拉缸的原因

1.超負(fù)荷

新機(jī)械或剛大修出廠的機(jī)械都存在一個(gè)合理的磨合期，由于磨合期各配合面最最有利的工作表面和潤滑油膜還未形成，因此磨合期內(nèi)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不應(yīng)大于標(biāo)定轉(zhuǎn)速的80%大負(fù)荷工作將造成摩擦面局部過熱產(chǎn)生高溫熔蝕粘附形成拉缸。

2.活塞與缸套配合間隙過小

由于活塞的膨脹系數(shù)比活塞環(huán)、缸套的膨脹系數(shù)大，如果間隙太小的話發(fā)動機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的高溫破壞活塞與缸套之間的油膜也能導(dǎo)致拉缸。

3.發(fā)動機(jī)溫度過高

適宜的工作溫度是柴油發(fā)動機(jī)高效運(yùn)行的重要條件，發(fā)動機(jī)溫度過高將使活塞膨脹減小配合間隙，從而極易造成拉缸。而造成發(fā)動機(jī)溫度過高的原因是多方面的，主要包括：冷卻系統(tǒng)漏水、缺水。汽缸墊水道口沖壞或濕式缸套突出量不符合要求，以及濕式缸套水封圈老化或損壞都會造成冷水內(nèi)泄漏。散熱器遭腐蝕或破損，水管老化碰壞，水管接頭松動，水泵水封損壞等，都會引起冷卻水外泄漏。

長時(shí)間超負(fù)荷使用。發(fā)動機(jī)長時(shí)間超負(fù)荷使用，將使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生大量的熱能，冷卻系統(tǒng)不能散去多余的熱量，這樣就維持不了發(fā)動機(jī)正常的工作溫度，使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生高溫。

節(jié)溫器失效無大循環(huán)。當(dāng)水溫升到一定程度時(shí)，節(jié)溫器自動打開，水經(jīng)過散熱器循環(huán)，這就是冷卻水的大循環(huán)，如果節(jié)溫器失效，冷卻水無大循環(huán)，發(fā)動機(jī)工作產(chǎn)生多余的熱量就不能通過散熱器散發(fā)出去使發(fā)動機(jī)溫度過高。

冷卻水泵損壞。強(qiáng)制冷卻水在發(fā)動機(jī)水套和散熱器之間進(jìn)行循環(huán)靠的是冷卻水泵，冷卻水泵損壞冷卻水就不能循環(huán)，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生產(chǎn)熱量也就沒法通過水循環(huán)散發(fā)到大氣中去，從而引起發(fā)動機(jī)溫度過高。

水道或散熱器通風(fēng)受堵。散熱器通風(fēng)受堵影響散熱器的有效散熱面積，有效散熱面積減少散熱能力就下降，這些原因都會使發(fā)動機(jī)的多余熱量得不到散發(fā)而造成發(fā)動機(jī)溫度過高。

噴油提前角過小或噴油量過大。噴油提前角過小使燃燒推后造成補(bǔ)充燃燒量增加，噴油量過大使燃燒產(chǎn)生的熱量增加，這兩種情況都會使發(fā)動機(jī)溫度過高。

4.機(jī)油不足

不按規(guī)定檢查機(jī)油量或在工作過程因機(jī)油管松動造成機(jī)油外漏，均可造成潤滑油膜中斷活塞與缸套表面失油，造成嚴(yán)重磨損發(fā)生拉缸、燒連桿軸承等嚴(yán)重事故。

造成活塞與缸套表面機(jī)油供油不足的原因還有潤滑油路堵塞、活塞環(huán)與活塞邊緣刮油能力太強(qiáng)，把潤滑油刮掉造成潤滑油不足等。

5.機(jī)油變質(zhì)

發(fā)動機(jī)潤滑油變質(zhì)造成活塞與缸套之間的潤滑條件惡化，磨損加快引起拉缸，造成潤滑油變質(zhì)的主要原因有冷卻水、燃油因泄漏進(jìn)入下曲軸箱，塵埃過多混入下曲軸箱等。

6.活塞銷與活塞裝配過緊

活塞銷與活塞裝配過緊，使活塞產(chǎn)生變形，形成反橢圓，改變了正常的標(biāo)準(zhǔn)間隙，形成局部間隙過小破壞油膜，引起干磨擦過熱拉缸。

7.修理裝配錯誤

修理裝配錯誤時(shí)漏裝活塞銷卡環(huán)或未完全裝入槽內(nèi)，發(fā)動機(jī)在工作時(shí)活塞銷竄出刮傷缸套造成拉缸。安裝時(shí)清潔工作差把金屬屑或硬物碎粒帶進(jìn)缸里也會引起拉缸。另外，活塞環(huán)裝錯、裝反、漏裝均可造成拉缸。

8.活塞環(huán)折斷

活塞環(huán)折斷卡死在環(huán)槽內(nèi)將使環(huán)失去彈性，加速缸套的磨損引起拉缸。環(huán)折斷卡死的原因主要是環(huán)的開口間隙過小、活塞在缸套中偏斜、燃燒不良，使發(fā)動機(jī)經(jīng)常處于爆燃的狀況下運(yùn)行。爆燃的高壓振動沖擊力超過了環(huán)的材料的抗沖擊強(qiáng)度引起活塞環(huán)折斷。其折斷一般發(fā)生在第一道環(huán)，其次是第二道環(huán)。活塞環(huán)卡死是由于燃燒時(shí)生成的積碳，尤其是竄機(jī)油或塵土、磨屑等堵塞在活塞環(huán)與環(huán)槽之間，是活塞環(huán)卡死在環(huán)槽中所致。此外，活塞、活塞環(huán)、缸套的質(zhì)量及材料對拉缸也有一定影響。

三、防止柴油發(fā)動機(jī)拉缸的措施

1.操作手必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程

一是啟動前必須按規(guī)定檢查潤滑油、冷卻水是否符合規(guī)定，不足時(shí)需及時(shí)補(bǔ)足。檢查判斷潤滑油是否變質(zhì)，潤滑油變質(zhì)應(yīng)查明原因，排除故障后更換潤滑油。要嚴(yán)格執(zhí)行保養(yǎng)制度，按期進(jìn)行例保、一級保養(yǎng)和二級保養(yǎng)。二是不超負(fù)荷作業(yè)。啟動后不猛踩油門，尤其在寒冷的冬季需經(jīng)低速運(yùn)轉(zhuǎn)幾秒后再起步運(yùn)行。另外，遇有異常情況，如機(jī)油壓力低，水溫高等，應(yīng)及時(shí)排除不帶病作業(yè)。

2.在修理裝配方面，必須嚴(yán)格遵守技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求

對換新用的零件必須逐個(gè)進(jìn)行檢測，把不符合標(biāo)準(zhǔn)的零配件剔除出去。安裝缸套時(shí)缸套要放平，壓力作用在缸套正中且慢慢加壓，勿用沖擊力。安裝完后檢測缸套與活塞裝配間隙是否符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)間隙?；钊h(huán)三隙（端隙、背隙、端隙）的檢查是組裝活塞連桿組的一個(gè)重點(diǎn)，端隙大小尤為重要，稍不慎就可能造成拉缸。檢查活塞環(huán)端隙的工藝要求是；將環(huán)放入缸套中，用活塞頂部將活塞環(huán)頂入缸套里，把環(huán)頂?shù)皆诨钊谐虄?nèi)最小直徑處測量。檢查活塞、連桿與曲軸安裝位置偏差情況、要求校正符合技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。市場上的活塞難辨優(yōu)劣，在裝配前最好進(jìn)行消除應(yīng)力處理，即將活塞放在60～80度的機(jī)油中加溫6小時(shí)，以消除應(yīng)力，使活塞穩(wěn)定后在裝配使用。安裝活塞時(shí)各道環(huán)必須裝準(zhǔn)位置，不能裝錯、裝反、漏裝，注意方向性，扭曲環(huán)內(nèi)圓切口朝上，外圓切口朝下，有標(biāo)記的一面朝上。同時(shí)，再裝入缸套時(shí)必須清潔和加一定的潤滑油，各道環(huán)口應(yīng)按規(guī)定錯開，第一道環(huán)開口與曲軸軸線成45度，余下各道的開口按90度、180度錯開。裝配完畢，必須經(jīng)15小時(shí)左右的熱磨合，試車磨合時(shí)應(yīng)先低速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后才中速運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)注意響聲、機(jī)油壓力、水溫等情況，在確定無異常后再投入生產(chǎn)。

四、總結(jié)

總之，只要充分認(rèn)識到造成發(fā)動機(jī)拉缸的原因，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程并有針對性的進(jìn)行使用與維護(hù)，就一定能減少和避免拉缸故障的發(fā)生，提高機(jī)械設(shè)備的完好率并將低使用成本。

參考文獻(xiàn)

[1]陳義廣；；柴油發(fā)動機(jī)的拉缸檢查和預(yù)防[J]；煤炭技術(shù)；2007年10期.

[2]劉芳余；150系列柴油機(jī)活塞拉缸及其分解檢查程序[J]；車用發(fā)動機(jī)；1995年01期.

（作者單位：江蘇江淮動力股份有限公司）

作者簡介

蔡冬維，男，1983.11.08，江蘇省鹽城市，大專。江蘇江淮動力股份有限公司，產(chǎn)品研發(fā)工程師，研究方向：柴油機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及市場配套工作