柴油機(jī)汽缸套常見(jiàn)故障原因與預(yù)防措施

楊貴斌

摘 要：汽缸套磨損會(huì)造成柴油機(jī)作業(yè)時(shí)出現(xiàn)油耗增加、功率下降、排氣冒黑煙等故障現(xiàn)象；缸套凸肩斷裂會(huì)造成活塞、連桿、機(jī)體、水箱等零件失效。重點(diǎn)對(duì)這兩種故障原因進(jìn)行了分析，提出了預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；汽缸套；故障原因；預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TK428文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.07.050

汽缸套是柴油機(jī)的主要易損件之一，上部?jī)?nèi)表面是燃燒室的組成部分。在工作過(guò)程中，其內(nèi)壁除直接受高溫高壓燃?xì)鉀_擊外，還要承受活塞側(cè)壓力和高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈摩擦；外壁與汽缸體內(nèi)壁組成冷卻水腔，受冷卻水的冷卻，在內(nèi)外壁溫差和爆發(fā)壓力作用下，汽缸套受到很大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。其主要失效形式為：磨損、頭部凸肩斷裂、拉缸、穴蝕等。本文重點(diǎn)對(duì)柴油機(jī)汽缸套磨損和凸肩斷裂故障進(jìn)行分析。

1 汽缸套磨損

在拖拉機(jī)使用一段時(shí)間后，作業(yè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)油耗增加、功率下降、排氣冒黑煙等故障現(xiàn)象。引起此類現(xiàn)象的原因很多，其中一個(gè)重要的原因是汽缸的磨損量過(guò)大。汽缸套的磨損一般分為磨料磨損、熔著磨損和腐蝕磨損三類。小型柴油機(jī)汽缸套的主要磨損形式為磨料磨損。

1.1 磨損原因

理想狀態(tài)下，在曲軸飛濺潤(rùn)滑及活塞環(huán)的作用下，汽缸套內(nèi)表面會(huì)覆蓋一層很薄的油膜，活塞、活塞環(huán)工作時(shí)不與缸套內(nèi)表面直接接觸。但在實(shí)際使用過(guò)程中，因操作、維護(hù)不當(dāng)，常造成汽缸表面與活塞、活塞環(huán)局部接觸，產(chǎn)生磨損。影響汽缸套磨損的主要原因有：

（1）使用不當(dāng)。①新機(jī)或大修后的柴油機(jī)，磨合試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，不按規(guī)程進(jìn)行，磨合不到位，會(huì)造成汽缸套磨損。②剛啟動(dòng)時(shí)就加負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，汽缸表面的潤(rùn)滑油膜形成不好，會(huì)造成汽缸與活塞、活塞環(huán)的局部直接接觸，產(chǎn)生磨損。③經(jīng)常超速超負(fù)荷使用柴油機(jī)，會(huì)使柴油機(jī)工作溫度過(guò)高，產(chǎn)生柴油機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象，造成潤(rùn)滑條件變差，必將加劇汽缸的磨損；超負(fù)荷還會(huì)使柴油機(jī)工作粗暴，排氣管冒濃煙，產(chǎn)生大量積碳，形成磨粒，造成汽缸磨損。④柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速空轉(zhuǎn)，會(huì)造成燃燒不良，積碳嚴(yán)重，使汽缸上部產(chǎn)生嚴(yán)重的磨料磨損。

（2）保養(yǎng)不到位。①長(zhǎng)期不保養(yǎng)空氣濾清器、機(jī)油濾清器，造成進(jìn)入柴油機(jī)中的空氣和機(jī)油不清潔，摩擦副中存在較多的硬質(zhì)磨粒，使柴油機(jī)汽缸產(chǎn)生磨料磨損。②對(duì)冷卻系或潤(rùn)滑系故障沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)或排除，造成發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、潤(rùn)滑油變質(zhì)而使汽缸磨損，或因發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱造成缸塞間隙過(guò)小，破壞了潤(rùn)滑油膜，使汽缸磨損。③發(fā)動(dòng)機(jī)大修后，汽缸安裝位置不當(dāng)，使汽缸中心線和曲軸軸線不垂直，造成活塞與汽缸運(yùn)動(dòng)過(guò)程的偏摩擦，加劇汽缸的磨損。

（3）制造質(zhì)量問(wèn)題。①汽缸套材質(zhì)和表面處理方法選擇不合理，耐磨性較差；或汽缸套與活塞環(huán)硬度匹配不當(dāng)。②汽缸套制造質(zhì)量差。汽缸套內(nèi)孔表面粗糙度、尺寸精度和形位公差達(dá)不到要求。裝配不當(dāng)或缸套、機(jī)體等零件剛度差，工作中產(chǎn)生較大變形。

1.2 減小汽缸套磨損的措施

（1）新車或大修后的發(fā)動(dòng)機(jī)，必須嚴(yán)格按規(guī)范磨合試運(yùn)轉(zhuǎn)后才能投入作業(yè)；保持空濾器、機(jī)濾器的濾清效果，提高整機(jī)清潔度，使用清潔的潤(rùn)滑油并按期更換，避免硬質(zhì)磨粒進(jìn)入摩擦副；不要超載超速運(yùn)行，保持柴油機(jī)良好的燃燒，減小燃燒積碳造成的磨損。

（2）合理選配缸套與活塞環(huán)。缸套與活塞環(huán)材質(zhì)，硬化相種類、數(shù)量及顯微硬度的合理匹配，可以使缸套和環(huán)摩擦副的磨損減小。因此，在考慮提高缸套耐磨性的同時(shí)，應(yīng)注重缸套、活塞環(huán)的合理匹配，提高摩擦副的耐磨性能。

（3）保持柴油機(jī)良好的冷卻和潤(rùn)滑。要經(jīng)常清除冷卻水腔中的結(jié)垢，保持機(jī)油濾清器暢通，按時(shí)添加冷卻水和潤(rùn)滑油。良好的冷卻和潤(rùn)滑條件是減小缸套磨損、延長(zhǎng)使用壽命的重要方面。

（4）保證汽缸套的維修質(zhì)量。應(yīng)保證缸套內(nèi)孔具有較高的表面粗糙度、尺寸精度，形狀和位置公差應(yīng)符合要求。缸套、機(jī)體等零件應(yīng)有足夠的剛度，以減小工作中的變形。

2 汽缸套凸肩斷裂

濕式汽缸套的上部有一個(gè)凸肩，缸套依靠凸肩支承在機(jī)體中，壓緊后防止冷卻液外漏。使用中會(huì)出現(xiàn)汽缸套凸肩斷裂故障，易造成活塞、連桿、機(jī)體等零件失效的惡性后果。所以說(shuō)汽缸套凸肩斷裂是一種惡性事故，要注意預(yù)防。

2.1 缸套頭部凸肩斷裂的主要原因

（1）因汽缸套安裝不當(dāng)，導(dǎo)致汽缸套支承肩斷裂。①當(dāng)機(jī)體止口平面不潔，存在雜物時(shí)，或機(jī)體支承肩承孔清理不徹底，汽缸套裝不到底，或強(qiáng)行壓緊，壓裝缸套未用專用工具，進(jìn)行不合理敲擊等。②汽缸蓋螺栓（母）扭緊力矩過(guò)大或不均勻，導(dǎo)致缸蓋壓緊力達(dá)不到要求（過(guò)松或過(guò)緊）。③由于加工不合格，使汽缸套凸出機(jī)體平面的距離過(guò)大或凸出量周圈不均勻；或共用一只缸蓋的多缸機(jī)，缸套凸出量差別過(guò)大；④汽缸蓋墊片質(zhì)量差，厚薄不均等，都會(huì)造成缸套頭部凸肩斷裂。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。根部加工過(guò)程中切削量過(guò)大，導(dǎo)致根部因受剪切力過(guò)大產(chǎn)生暗裂紋；清根不徹底，尺寸超差，余量過(guò)大，缸套裝不到底。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液或潤(rùn)滑油缺失。柴油機(jī)長(zhǎng)期超速超負(fù)荷使用，使缸套承受的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力過(guò)大，或活塞發(fā)生熔頂而引起嚴(yán)重拉缸時(shí)，汽缸套與活塞之間互相粘結(jié)，活塞下行對(duì)汽缸套產(chǎn)生很大的拉力，引起汽缸套支承肩斷裂。

2.2 預(yù)防凸肩斷裂的措施

（1）汽缸套凸出機(jī)體平面的高度不應(yīng)過(guò)高或過(guò)低，要達(dá)到圖紙要求。維修中要文明拆裝，按要求上緊汽缸蓋螺栓（母）。

（2）安裝前對(duì)機(jī)體止口平面度，機(jī)體內(nèi)孔垂直度、橢圓度等相關(guān)尺寸進(jìn)行測(cè)量，滿足圖紙要求；汽缸套支承肩退刀槽及清根后尺寸符合圖紙要求。

（3）確保柴油機(jī)良好的冷卻和潤(rùn)滑，避免長(zhǎng)期超速超負(fù)荷使用，減小汽缸套實(shí)際工作時(shí)的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。