柴油機(jī)拉缸故障影響因素分析及預(yù)防措施

黑龍江省齊齊哈爾泰來縣寧姜蒙古族鄉(xiāng)農(nóng)機(jī)站　　王秀芬

柴油機(jī)拉缸故障影響因素分析及預(yù)防措施

黑龍江省齊齊哈爾泰來縣寧姜蒙古族鄉(xiāng)農(nóng)機(jī)站王秀芬

拉缸是指氣缸內(nèi)壁表面出現(xiàn)微觀的金屬黏附、剝落、熔移和撕裂現(xiàn)象。解體發(fā)動(dòng)機(jī)后，會(huì)發(fā)現(xiàn)在活塞環(huán)、氣缸套和活塞工作表面上，沿著活塞運(yùn)動(dòng)方向，出現(xiàn)條紋狀損傷，細(xì)看時(shí)能看出熔融的粗糙表面，大多數(shù)情況下伴有暗紅、藍(lán)等顏色的損傷時(shí)，就可以判斷氣缸套產(chǎn)生了拉缸。拉缸是柴油機(jī)制造、修理試車及運(yùn)行中易出現(xiàn)的事故，強(qiáng)載柴油機(jī)上這種情況尤其嚴(yán)重。拉缸時(shí)氣缸的磨損率很高，可達(dá)正常磨損率的幾十倍，甚至幾百倍。拉缸嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生咬缸，繼而造成嚴(yán)重的機(jī)損事故。

1　故障表現(xiàn)

拉缸多發(fā)生在磨合階段，但也有在長期運(yùn)轉(zhuǎn)后發(fā)生的。如在運(yùn)行中出現(xiàn)下列情況，就可能出現(xiàn)拉缸，必須慢慢地停車進(jìn)行檢查。

（1）運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音不正常，如發(fā)出“咄咄”“嗒嗒”聲等。

（2）車速下降或自動(dòng)停車，曲柄箱或掃氣箱冒煙。

（3）排氣、冷卻水和潤滑油溫度顯著提高。

2　引起拉缸的因素

拉缸實(shí)質(zhì)上就是氣缸套與活塞環(huán)之間發(fā)生了黏著磨損。氣缸套與活塞環(huán)之間由于油膜減薄或被破壞，在高壓力作用下，熾熱的摩擦引起材料的顯微熔化、黏著，并與其周圍質(zhì)點(diǎn)扯斷。輕微的拉缸很難與磨料磨損區(qū)別，只是磨損量大一點(diǎn)而已。再重一點(diǎn)，由于黏著磨損產(chǎn)生塑性變形，常常露出新的金屬表面，因此，磨損表面特別光亮；在磨損大的情況下，滑動(dòng)表面可以看到傷痕，開始是幾條細(xì)紋，以后傷痕溝紋越來越多，而且越來越明顯，最后摩擦面熔融形成粗糙的表面，出現(xiàn)咬缸，使柴油機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。同樣，活塞裙部和氣缸套工作表面也會(huì)因油膜遭到破壞而黏著。四沖程柴油機(jī)拉缸多出現(xiàn)在活塞位于上止點(diǎn)位置時(shí)的第一道活塞環(huán)附近，而二沖程柴油機(jī)在排氣口附近易出現(xiàn)拉缸。

引起拉缸的因素是多方面的，往往是幾種因素的綜合，但最根本的一點(diǎn)是氣缸工作表面油膜過薄。而油膜過薄的原因不外乎兩個(gè)方面：一是供油狀況不佳，難以形成足夠的油膜；二是竄氣或過大的局部壓力破壞了正常的油膜。在實(shí)際運(yùn)行中，引起拉缸的因素有以下幾個(gè)方面。

（1）活塞環(huán)和氣缸套表面粗糙度及精度配合不當(dāng)；或不均勻磨料磨損處，兩者不能完全吻合，引起過大的局部接觸壓力。前者使柴油機(jī)在磨合期易引起拉缸，后者在長期運(yùn)轉(zhuǎn)后易引起拉缸。

（2）活塞部件安裝不正，引起活塞和氣缸套過度磨損并產(chǎn)生較高的溫度，加速機(jī)件變形，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形不均勻現(xiàn)象，都能引起拉缸。例如，某柴油機(jī)在試車時(shí)，第5缸和第l缸先后發(fā)生拉缸，從活塞和氣缸套間的間隙數(shù)據(jù)中可以看出，間隙在前后方向上出現(xiàn)零值，說明活塞運(yùn)動(dòng)裝置對中不良，以致產(chǎn)生拉缸。

（3）氣缸套、活塞組件裝配間隙過大或過小。缸塞配合間隙過大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃燒室的高溫燃?xì)鈺?huì)經(jīng)間隙下竄到曲軸箱，沖刷破壞油膜，使?jié)櫥瓦^早變質(zhì)；過大的缸塞間隙使活塞在氣缸套內(nèi)擺動(dòng)幅度過大，活塞環(huán)外圓工作面的上、下棱緣與氣缸壁接觸，使接觸壓力增大，容易破壞油膜。間隙過小，使活塞環(huán)出現(xiàn)所謂“機(jī)械黏著”，隨著活塞環(huán)的往復(fù)上、下運(yùn)動(dòng)，環(huán)和氣缸套壁之間可能出現(xiàn)過大的接觸壓力而黏著，使環(huán)脹死，甚至折斷。

（4）氣缸套變形。例如封水橡皮圈太粗，使氣缸套裝進(jìn)機(jī)體時(shí)過緊，引起氣缸套內(nèi)圓表面變形。

（5）活塞環(huán)折斷。

（6）操作管理不當(dāng)。例如活塞環(huán)彈力喪失后，未及時(shí)更換，引起竄氣破壞油膜，甚至活塞環(huán)折斷而引起拉缸。

3　防止拉缸的主要措施

（1）保證零件的加工質(zhì)量和柴油機(jī)裝配質(zhì)量。正確安裝氣缸套，并檢驗(yàn)缸套安裝后的橢圓度等；正確安裝活塞環(huán)，如搭扣位置、環(huán)的上下端面位置等；必須涂抹潤滑油的部位，應(yīng)充分涂抹，避免在初期盤車及試車時(shí)出現(xiàn)干摩擦狀態(tài)。

（2）適宜的氣缸套和活塞環(huán)的材料及其良好的組合。根據(jù)試驗(yàn)，在氣缸套、潤滑油、活塞環(huán)的各種組合中，活塞環(huán)的材料是一個(gè)主要因素。馬氏體球墨鑄鐵活塞環(huán)抗拉缸性能較好。在活塞環(huán)外圓表面上鍍覆一層5～10μm的錫、鉛、鋅等金屬物質(zhì)可加快磨合；噴鉬則可明顯改善抗咬合性能；鍍鉻環(huán)的性能也不錯(cuò)。

（3）使氣缸套摩擦表面具有充分的保油性。如采用多孔鍍鉻或表面采用波紋缸套的潤滑機(jī)切削或珩磨加工。有人曾做過實(shí)驗(yàn)，兩臺(tái)同一型號(hào)的柴油機(jī)，其中一臺(tái)氣缸套采用了多孔鍍鉻，長期運(yùn)轉(zhuǎn)，未出現(xiàn)過拉缸現(xiàn)象，而另一臺(tái)未鍍鉻的柴油機(jī)則經(jīng)常因拉缸而更換活塞環(huán)、氣缸套。

（4）改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如桶形活塞環(huán)。這種環(huán)的外圓工作面加工缸套和活塞環(huán)的磨損成凸圓形，它不易劃破油膜，且形狀更利于油膜生成?，F(xiàn)在的研究表明，桶形中心有一定偏心時(shí)效果更好。

（5）對氣缸套進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，一方面可以提高耐磨性，另一方面可提高抗咬合性。鍍鉻、離子氮化，以及噴鉬等表面處理均可減少拉缸。

（6）正確的管理與維護(hù)。①在日常使用中應(yīng)加強(qiáng)柴油機(jī)的動(dòng)態(tài)管理，經(jīng)常檢查柴油機(jī)的溫度、壓力、潤滑油位是否正常，出現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整恢復(fù)。特別要注意各缸的進(jìn)出口水溫及排氣溫度，防止機(jī)損事故的發(fā)生。②定期添加或更新潤滑油，使機(jī)內(nèi)循環(huán)潤滑油符合使用要求。及時(shí)清洗空氣濾清器和機(jī)油濾清器。③加強(qiáng)燃油系統(tǒng)維護(hù)和保養(yǎng)。按技術(shù)要求定期保養(yǎng)燃油濾清器，防止雜質(zhì)進(jìn)入氣缸，減少氣缸套的磨損和拉傷。④合理使用機(jī)器，嚴(yán)禁其超負(fù)荷動(dòng)轉(zhuǎn)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的工作溫度（70℃～85℃）范圍內(nèi)工作。