以6240柴油機(jī)為例談工程機(jī)械設(shè)備缸套穴蝕成因與預(yù)防

摘要：本文以6240柴油機(jī)缸套穴蝕情況為例，對(duì)缸套穴蝕產(chǎn)生原因深入分析后，探討通過(guò)制定預(yù)防措施，從而逐步消除缸套穴蝕故障。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)缸套；穴蝕原因；分析；預(yù)防

在工程建設(shè)操作過(guò)程中，柴油機(jī)類(lèi)工程機(jī)械因?yàn)殚L(zhǎng)久性使用，機(jī)械設(shè)備外層脫落而形成麻點(diǎn)狀和針狀小孔的小洞，一般我們稱(chēng)之為穴蝕，穴蝕現(xiàn)象的發(fā)生一般是不可避免的。工程機(jī)械中的液壓元件精度高，相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的配合間隙小，產(chǎn)生穴蝕后會(huì)導(dǎo)致配合表面變黑甚至出現(xiàn)小坑，使閥桿卡住，壓力失調(diào)，嚴(yán)重時(shí)不能正常工作。

以6240柴油機(jī)缸套穴蝕情況為例，6240柴油機(jī)氣缸套在實(shí)際運(yùn)用中，相繼發(fā)生（5臺(tái)機(jī)車(chē)一年共發(fā)生缸套穴蝕6次）氣缸套漏水故障，冷卻水直接氣缸套內(nèi)側(cè)或外側(cè)流出，進(jìn)而流到油底殼，造成機(jī)油稀釋?zhuān)瑵?rùn)滑狀況惡化，不僅嚴(yán)重影響機(jī)車(chē)的正常運(yùn)用，也消耗大量的機(jī)油及人力、物力。

1.工程機(jī)械氣缸套穴蝕原因分析

國(guó)內(nèi)外諸多研究資料表明，工程機(jī)械所使用的零件材料中本身存在著的微觀小孔、裂紋、溝槽等原因，一般均是引起穴蝕的主要內(nèi)因，而零件的振動(dòng)是引起穴蝕的主要外因。

2.工程機(jī)械氣缸套穴蝕主要因素分析

2.1 氣缸套振動(dòng)因素

2.1.1氣缸套受力不均衡產(chǎn)生振動(dòng)

一般情況下，柴油機(jī)氣缸套活塞的受力，沿氣缸中心線作用在活塞上的總力P（包括氣體力的往復(fù)慣性力）可以分解為兩個(gè)分力：沿連桿中心作用的拉力S和把活塞推向氣缸壁的側(cè)壓力Pn。在曲軸轉(zhuǎn)角0～720 度的過(guò)程中，P的方向轉(zhuǎn)換6次，即活塞6次沖擊在氣缸套。在活塞的沖擊作用下，氣缸套的中下部會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，穴蝕也容易在氣缸套的中下部位發(fā)生。柴油機(jī)工作時(shí)，氣缸套的振動(dòng)將通過(guò)水的擠壓與拉伸將振動(dòng)傳遞給水套引起穴蝕。而與氣缸套振動(dòng)部位對(duì)應(yīng)的水套在振動(dòng)影響下常發(fā)生穴蝕。

2.1.2氣缸壁厚度的影響

柴油機(jī)在工程運(yùn)行過(guò)程中，隨著氣缸壁厚度的增大，振動(dòng)加速度減小。由系列柴油機(jī)氣缸套結(jié)構(gòu)可知，自氣缸套上定位面向下到160 mm處，氣缸套的厚度為23，經(jīng)20過(guò)渡后氣缸套厚度變19.因此，對(duì)于氣缸套而言，在相同的沖擊下，氣缸套下部產(chǎn)生的振動(dòng)加速度要大于氣缸套上部產(chǎn)生的加速度，因此易產(chǎn)生穴蝕。

2.1.3活塞質(zhì)量的影響

在加速度一定的情況下，質(zhì)量越大，沖擊力越大，振動(dòng)越大。6240系列柴油機(jī)使用的活塞有鋼頂鐵裙活塞和鋼頂鋁裙活塞兩種。鋼頂鐵裙活塞質(zhì)量大于鋼頂鋁裙活塞質(zhì)量，因此使用鋼頂鐵裙活塞的柴油機(jī)發(fā)生氣缸套穴蝕情況明顯多于使用鋼頂鋁裙活塞的柴油機(jī)。

2.2氣缸套自身因素

零件材料由于鑄造、應(yīng)力等原因存在著的微觀小孔、裂紋、溝槽。這些零配件自身存在的缺陷很容易被腐蝕，最終引起氣缸套與水套的穴蝕。

2.3冷卻水因素

自來(lái)水中含有氯、硫酸根、鈣、鎂、硅等離子，氯、硫酸根是腐蝕促進(jìn)劑，在高溫下會(huì)加速金屬的腐蝕。鈣、鎂、硅等離子的化合物會(huì)在金屬的表面沉積，形成水垢，影響傳熱。

2.4柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的限制

從6240柴油機(jī)冷卻水腔的結(jié)構(gòu)來(lái)看，氣缸套周?chē)嬖诶鋮s水最不易流動(dòng)的區(qū)域。由于是水最不易流動(dòng)的區(qū)域、溫度最高，水最容易汽化形成氣泡，從而產(chǎn)生穴蝕。

3.建議預(yù)防措施

3.1嚴(yán)格落實(shí)工藝，對(duì)于缸套內(nèi)徑超限的氣缸套（因間隙大，振動(dòng)也大），禁止使用。

3.2建議增加氣缸套下部的厚度。改變氣缸套上厚下薄的結(jié)構(gòu)，采用23mm的氣缸壁，不僅能改善缸套的抗沖擊性能，還能簡(jiǎn)化氣缸套的加工工藝.

3.3改進(jìn)氣缸套水腔的進(jìn)水結(jié)構(gòu)，可以在氣缸套外表面增加一個(gè)導(dǎo)流壁，從而改善氣缸套水腔內(nèi)冷卻水循環(huán)，避免在水腔內(nèi)產(chǎn)生不易流動(dòng)的高溫區(qū)域，就會(huì)有效減少穴蝕的產(chǎn)生。

3.4加強(qiáng)機(jī)車(chē)?yán)鋮s水的檢測(cè)，對(duì)于不合格冷卻水進(jìn)行處理。每次機(jī)車(chē)進(jìn)庫(kù)保修或臨修時(shí)，冷卻水進(jìn)行更換。同時(shí)開(kāi)展冷卻水檢測(cè)項(xiàng)目，用去離子水作為基礎(chǔ)水，采用硅系復(fù)合添加劑配制冷卻水，避免冷卻水腐蝕柴油機(jī)機(jī)體及缸套。

3.5對(duì)穴蝕氣缸套的處理。氣缸套發(fā)生穴蝕后，冷卻水會(huì)從穴蝕孔流到氣缸套內(nèi)，然后順著氣缸壁流到油底殼。由于氣缸套內(nèi)壁光滑，表面粗糙度要求高，故不能進(jìn)行焊補(bǔ)，但氣缸套外面的水套如果穴蝕可以進(jìn)行焊補(bǔ)，修補(bǔ)后的水套已投入使用，沒(méi)有不良反應(yīng)，效果較好。

3.6保持液壓系統(tǒng)清潔，防止空氣和水分侵入。定期清洗磁性租濾器。更換各種濾芯，保持油液清潔。注意檢查油位、油質(zhì)和油色，如果發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)中有水珠，油液變成乳白色或油液呈泡沫狀應(yīng)及時(shí)仔細(xì)分析水和空氣的來(lái)源，檢查油冷卻器和液壓泵進(jìn)口處的密封性。

3.7正確保養(yǎng)冷卻系統(tǒng)。保證散熱器壓力蓋完好并正常工作，從而減少穴蝕的產(chǎn)生；讓冷卻系統(tǒng)的溫度保持在合適的范圍內(nèi)，以降低氣泡破裂的能量，使用適量的冷卻液添加劑，抑制銹蝕作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]6240柴油機(jī)使用與維護(hù)說(shuō)明書(shū)，資陽(yáng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)廠

[2]馮常征.柴油機(jī)氣缸套的穴蝕與控制.[J].建筑與機(jī)械，1997.（11）

[3]高興華.北京型機(jī)車(chē)燃油系統(tǒng)中進(jìn)空氣的原因及處理辦法[J].內(nèi)燃機(jī)車(chē)，2010年02期

[4]熊衛(wèi)東，曾耀新，胡榮靜，徐冰仲.缸套離子多元共滲的組織與抗穴蝕性能[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2005年02期

[5]竇連城.關(guān)于16240Z柴油機(jī)噴嘴針閥副穴蝕的探討[J].內(nèi)燃機(jī)車(chē)，2011年07期

[6]安松林.北京型機(jī)車(chē)燃油系統(tǒng)中進(jìn)空氣的判斷方法及途中應(yīng)急處理[J].內(nèi)燃機(jī)車(chē)，2007年04期

[7]鄺念曾.科學(xué)護(hù)油在液壓設(shè)備中的應(yīng)用[A].2009海峽兩岸機(jī)械科技論壇論文集[C]，2009年

[8]練念，吳定才.汽車(chē)檢測(cè)與維修專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)探討[A].四川省第九屆（2009年）汽車(chē)學(xué)術(shù)交流年會(huì)論文集[C]，2009年

[9]學(xué)儐，趙宏欣，秦鶴年.車(chē)用液壓傳動(dòng)液的現(xiàn)狀與發(fā)展[A].中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)燃料與潤(rùn)滑油分會(huì)第13屆年會(huì)論文集[C]，2008年

作者簡(jiǎn)介：金濤，男，籍貫：山東省德州禹城市，工作單位：山東電建第二工程公司，工程師，本科，專(zhuān)業(yè)方向：機(jī)械工程。