柴油機排滑油故障原因分析排查與改進措施

王林英，孟繁強

(1.91202部隊,遼寧 葫蘆島 125000；2.4808工廠 威海修船廠, 山東 威海 264200)

柴油機排滑油故障原因分析排查與改進措施

王林英1，孟繁強2

(1.91202部隊,遼寧 葫蘆島 125000；2.4808工廠 威海修船廠, 山東 威海 264200)

某型柴油機由于原裝配件斷供，修理后出現(xiàn)排滑油故障，經(jīng)過勘驗排查、原因分析、配件檢測和試驗對比，找到了問題癥結(jié)，提出了可行的解決措施，排除了故障，并對今后的修理提出了指導(dǎo)性意見。

柴油機；排滑油；原因分析；措施

柴油機排滑油是指由曲軸連桿運動而飛濺到汽缸內(nèi)壁上的滑油，其在活塞環(huán)作用下竄入汽缸上部燃燒室，產(chǎn)生燃燒或直接排出汽缸外。近幾年，某型柴油機，由于停產(chǎn)斷線多年原裝配件用盡，修理中采用各仿制配件越來越多，使得修理后出現(xiàn)了排滑油故障。

柴油機排滑油的危害絕不僅僅是消耗了更多的滑油，過量的滑油在汽缸內(nèi)燃燒，容易形成積碳，導(dǎo)致活塞環(huán)卡死，嚴重時甚至產(chǎn)生拉缸故障；滑油在汽缸內(nèi)不規(guī)則燃燒導(dǎo)致柴油機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；滑油排到排煙管內(nèi)會引起燃燒“放炮”，如果排到舷外將污染周圍水域。

1 故障現(xiàn)象和特征

修理后的柴油機在空車和帶負荷加速時冒藍煙較多，排煙附著滑油排出，海面上可以看到有較多油花。

空車或前進一時，滑油在汽缸或排煙管內(nèi)間隙性著火，發(fā)出類似放炮的聲音，俗稱“放炮”，并冒出一股一股的藍黑煙。主機空車“放炮”時，有時還會伴隨著轉(zhuǎn)速不穩(wěn)和其它故障。

2 故障勘查

為了解決該型機排滑油問題，決定分解1臺剛剛經(jīng)過修理的故障機，對其進行全面勘查，包括抽活塞和汽缸體檢查。分解勘查發(fā)現(xiàn)存在以下幾個問題。

1)缸套內(nèi)徑尺寸扁度偏大。測量汽缸套裝在汽缸體內(nèi)的內(nèi)徑尺寸，發(fā)現(xiàn)在缸套膠圈部位，汽缸套內(nèi)徑尺寸在連桿擺動方向(橫向)尺寸大，與之成90 °方向(縱向)尺寸小，扁度0.10～0.15 mm。查本次修理安裝記錄，無論是自由尺寸還是裝入汽缸體內(nèi)的尺寸，汽缸套扁度均小于0.03 mm。

2)汽缸體上下承裝孔尺寸偏大。檢測汽缸體上下承裝孔尺寸，上承裝孔平均值D195.21 mm，下承裝孔平均值D194.23 mm。比圖紙要求尺寸偏大0.12～0.14 mm。

3)汽缸套膠圈不符合圖紙要求，因為原裝缸套膠圈采購困難，實際采用重12V180型機汽缸套膠圈代替。該膠圈為橢圓形，材料是天然橡膠，肖氏硬度60°±5°。而原裝膠圈是矩形，材料為丁晴橡膠，肖氏硬度67°±5°。2種膠圈形狀、尺寸、材料和性能都不相同。

4)活塞環(huán)開口位置。檢查發(fā)現(xiàn)其中有2個缸活塞環(huán)開口位置趨于一致。該活塞環(huán)安裝時要求環(huán)與環(huán)之間開口位置錯開120°。

5)活塞環(huán)?；钊h(huán)共4道，上2道氣環(huán)為梯形環(huán)，材料為65Mn鋼，外工作面鍍鉻，下2道油環(huán)為錐面環(huán)，材料為鑄鐵，外工作面鍍錫。由于該型機早已停產(chǎn)斷線，目前市場上能采購到的有3種活塞環(huán)，都不是原裝活塞環(huán)，且查不到生產(chǎn)廠家，故障機使用的是其中一種?；钊h(huán)尺寸檢查基本符合圖紙要求，但其細節(jié)和制造工藝的差異采用常規(guī)檢驗是查不出來的。

6)其他情況。檢測氣閥與導(dǎo)管間隙符合要求，氣閥氣密性符合要求；檢測汽缸套內(nèi)徑自由尺寸都符合修換標準要求，有一半內(nèi)徑≤180.10 mm，另有一半內(nèi)徑在180.10～180.15 mm之間。增壓器傳動軸密封環(huán)運轉(zhuǎn)正常，無泄漏。

3 原因分析

分析該主機排滑油故障與工作時汽缸套扁度、汽缸套內(nèi)徑尺寸和活塞環(huán)等有關(guān)，其中活塞環(huán)和汽缸套內(nèi)徑扁度偏大是主要原因。

1)活塞環(huán)?；钊h(huán)油環(huán)主要功能是：向上運動時布油，向下運動時刮油。因為不是原裝環(huán)，其材料、彈性、錐面角度等與圖紙規(guī)定要求有差異，可能會使刮油性能下降。另一個原因是個別活塞環(huán)工作一段時間后開口位置變一致，滑油能順利通過開口處漏入到燃燒室。這個問題成因較復(fù)雜，沒有規(guī)律可循，分析認為與活塞環(huán)本身和汽缸套扁度有較大關(guān)系。

2)汽缸套扁度。該機汽缸套為鋼制薄壁缸套，容易發(fā)生變形。當(dāng)汽缸體承裝孔尺寸偏大后，加上汽缸套膠圈硬度及尺寸不符合圖紙，不能有效制約汽缸套變形。柴油機工作時在活塞側(cè)推力的作用下，汽缸套膠圈發(fā)生蠕動，使膠圈在橫向截面尺寸變小，縱向截面尺寸變大，促使汽缸套產(chǎn)生變形，使扁度達到0.10～0.15 mm。由于汽缸套內(nèi)徑存在較大扁度，活塞環(huán)不能有效密封，滑油漏入燃燒室。修理中為了清理汽缸體承裝孔銹蝕，修理者用砂紙、刮刀或紙砂輪打磨刮拂承裝孔，隨著修理次數(shù)增加，承裝孔尺寸越來越大。

3)汽缸套內(nèi)徑尺寸。隨著工作時間增長，汽缸套磨損尺寸變大，汽缸套與活塞的配合間隙隨之增大，間隙越大密封性越差，越容易排滑油。該型機修理技術(shù)標準要求汽缸套內(nèi)徑尺不大于180.20 mm，實際控制在不大于180.15 mm。

4 修理對策與改進措施

1)嚴格控制汽缸體承裝孔尺寸。首先要解決汽缸體承裝孔尺寸偏大的問題，今后該型機修理中不容許以任何方法打磨承裝孔，可以釆用清潔、清理的方法，不得使承裝孔尺寸變大。修理中要測量記錄承裝孔尺寸，若尺寸大于原始尺寸0.10 mm以上，應(yīng)配裝外徑加大的汽缸套。

2)研制新的汽缸套膠圈。完全按照圖紙要求自行研制缸套膠圈。橡膠材料為耐油、耐熱丁晴橡膠(HG-404-66)，膠圈在壓制厚度上應(yīng)留一定余量，然后套在D(188.00±0.10)mm的芯軸上對外表面進行磨削，磨削至標準厚度3.40～3.45 mm,對應(yīng)的自由厚度是3.75～3.85 mm。如果汽缸體承裝孔尺寸偏大，自由厚度可以增加到3.90～4.00 mm。

3)3種活塞環(huán)對比試驗。對市場能采購到的3種活塞環(huán)做對比試驗，從中選出刮油效果好的油環(huán)。方案如下：將A、B、C 3種活塞環(huán)各裝1臺機，其中A活塞環(huán)是工廠在用環(huán)，然后上臺架上按事先擬定的試驗大綱進行試驗，在同等試驗條件下，測出各自的滑油消耗量，并觀察排煙濃度，進行綜合對比，其結(jié)果見表1。同時對3種活塞環(huán)進行檢測對比，結(jié)果見表2。

表1 活塞環(huán)滑油消耗量和排煙濃度對比

從試驗結(jié)果看，C活塞環(huán)的滑油消耗量和排煙顏色要明顯好于其它活塞環(huán)，A活塞環(huán)次之，B活塞環(huán)最差。而舊環(huán)略好于新環(huán)，說明舊環(huán)比新環(huán)磨合得好。從幾何尺寸檢測結(jié)果看，氣環(huán)中C活塞環(huán)比較好，環(huán)槽側(cè)隙較小,且?guī)缀醪煌腹?。油環(huán)的硬度是活塞環(huán)的一個關(guān)鍵參數(shù)，只有C活塞環(huán)符合圖紙要求，A環(huán)活塞和B環(huán)活塞相差甚遠。其它尺寸各活塞環(huán)相差無幾。

表2 各活塞環(huán)檢測對比

根據(jù)以上檢測和試驗結(jié)果，決定后續(xù)主機修理全部使用C活塞環(huán)。

4) 其它措施。①如果以上3項措施把排滑油問題解決了，汽缸套內(nèi)徑尺寸可控制到不大于180.15 mm。如果得不徹底解決，汽缸套內(nèi)徑尺寸應(yīng)控制在180.05～180.10 mm；②氣閥導(dǎo)管配合間隙嚴格掌控，每次鉸配余量盡量小，提高質(zhì)量；③活塞環(huán)安裝嚴格按照標記及工作原理裝配，每道環(huán)開口錯開180°；④增壓器傳動軸與密封環(huán)修理裝配嚴格按照工藝執(zhí)行。

5 修理改進結(jié)果

后續(xù)8臺主機按照上述要求進行了修理改進，最終主機臺架試驗和航行試驗，8臺主機工作良好，排煙顏色正常，排煙管無一例有“放炮”現(xiàn)象，排煙排至舷外水面上基本無油花，主機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無波速現(xiàn)象。可以得出以上修理改進措施是有效的，故障得到了排除。

但是經(jīng)銷商介紹，市場上C活塞環(huán)存貨也不太多，且廠家早已不生產(chǎn)。如果船東要維持該型機的修理，建議重新委托一家活塞環(huán)專業(yè)生產(chǎn)廠家，按圖紙和C活塞環(huán)樣品來研制，盡快生產(chǎn)出符合要求、價格適中的活塞環(huán)，經(jīng)檢測和試用合格后定型。

For lacking of original parts,lubricant discharge happened after repairing.By inquision,analysis,detection and comparison,the crux is found，the solusion is proposed and the fault is removed,which becomes a guidance for some future repair.

diesel engine;lubricant discharge;cause analysis;measure

王林英(1963-)，男，遼寧葫蘆島人，高級工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶裝備管理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.03.007

2014-12-24