柴油機磨損影響因素分析及預(yù)防措施

徐立剛

摘 要：磨損是柴油機產(chǎn)生故障的根源。全面而系統(tǒng)地分析了柴油機磨損的影響因素，在此基礎(chǔ)上，提出了減少柴油機磨損的具體措施。

關(guān)鍵詞：柴油機;磨損;影響因素;預(yù)防措施

中圖分類號：S218.5? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

拖拉機產(chǎn)生故障的主要原因是機械零件的失效，而導(dǎo)致機械零件失效的主要原因，是零件工作配合面的磨損。磨損占零件損壞的比例最大，磨損是指組合件的動配合副（或稱為摩擦副）的工作表面，由于相互接觸面之間的摩擦作用，而使零件的尺寸和幾何形狀發(fā)生了變化，導(dǎo)致組合件之間的配合關(guān)系發(fā)生了改變。如配合件之間產(chǎn)生的敲擊聲故障，就是因配合面之間的磨損導(dǎo)致配合間隙變大，而發(fā)生的金屬撞擊聲。

1 柴油機磨損影響因素分析

1.1 磨料

對柴油機來說，80%的損壞零件是由磨料磨損造成的，可見磨料磨損的普遍性。柴油機在工作中，必須供給足夠的空氣、柴油及機油，而磨料（灰塵顆粒）普遍存在于（或混合在）空氣、柴油及機油中間，若在使用中濾清效果不佳，甚至失效，使磨料進入柴油機，柴油機壽命會大大的縮短。

（1）柴油中的磨料對三大精密偶件磨損的影響。柴油中含有大量的機械雜質(zhì)，在生產(chǎn)、運輸、保養(yǎng)、添加等過程中，還會滲入一些灰塵、沙粒、水分等雜質(zhì)，每噸含量可達0.067～0.075 kg。這些雜質(zhì)（或磨料）主要成分是石英和礬土等，具有很高的硬度和強度，在機械摩擦運動中難被破碎，尤其石英砂的硬度超過了柴油機中精密偶件的硬度很多，其危害也最大。試驗表明，一般濾芯只能濾去0.04～0.09 mm粒度的雜質(zhì)，其余小于0.04 mm粒度的雜質(zhì)仍可進入三大偶件。如果不經(jīng)沉淀，使這些硬度極高的磨料進入精密偶件的工作表面，將使磨損急劇增加。據(jù)研究資料表明：當(dāng)在一噸柴油中存在有300 g大小為30 μm的石英砂時，則柱塞工作10 h磨損達1.5 μm，柱塞副就會失效?？梢?，塵土、磨料對柴油機的危害極大。

（2）機油中的磨料對柴油機磨損的影響。機油與柴油一樣，也容易混入雜質(zhì)磨料。加上在工作中機油不斷被許多機械混合物所臟污。機械混合物是由運動零件磨損產(chǎn)生的合金粉末（鐵屑）、外界混入的塵土，以及機油變質(zhì)、受高溫而氧化產(chǎn)生的漆膜、膠質(zhì)、油渣和積碳等不溶物組成。在使用中如保養(yǎng)和技術(shù)維護不及時，使濾芯發(fā)生堵塞，會導(dǎo)致機油壓力增加安全閥開啟，使機油不經(jīng)過濾直接進入主油道，加劇運動零件表面的磨損，若從磨料磨損轉(zhuǎn)變?yōu)樽フ衬p，是很危險的。

（3）空氣濾清器失效后對柴油機的影響?？諝庵泻胁煌煞值膲m土，在一般城市中每立方米空氣中的含塵量為0.001～0.002 g，在農(nóng)村的含塵量比城市還要多，高達每立方米含有0.1～0.2 g的塵土，塵土中有75%左右是硬度很大的氧化硅微粒。如果空氣濾清器保養(yǎng)維護不當(dāng)，使之過臟或失效，空氣中的塵土顆粒不能被過濾掉，進入氣缸后，活塞和缸套的磨損量要增加3～5倍，活塞環(huán)的磨損量增加8～10倍，第一道活塞環(huán)開口間隙增加到4 mm以上，機油消耗率提高80%，曲軸箱內(nèi)廢氣壓力提高1.6倍，汽缸壓力降低1.5%，功率降低2倍。據(jù)測定：柴油機如果在每小時吸入40 g左右的塵土，工作幾十小時就得大修，或者發(fā)生其他故障。

1.2 腐蝕

柴油機零件的磨損和腐蝕都是制造者和使用者重視的問題。但我們往往對磨損比較注意，而對腐蝕問題容易忽視。根據(jù)腐蝕的特點，分為化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。這里以一些具體實例講述腐蝕損壞的后果。如燃油在燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳、二氧化硫等氣體和水蒸氣形成酸類，也會對汽缸壁和氣門產(chǎn)生腐蝕。如機油中含有酸堿雜質(zhì)或機油被氧化產(chǎn)生有機酸，能將軸承腐蝕損壞。機油嚴(yán)重變質(zhì)或錯用機油牌號（如柴油機錯用了汽油機機油），油中的腐蝕性成分與合金中的鉛發(fā)生反應(yīng)，析出了鉛，使軸瓦的表面形成孔穴。

電化學(xué)腐蝕。不同的金屬材料和含有合金或非金屬雜質(zhì)的同一種金屬材料都存在著不同的電極電位。柴油機工作時，缸體、缸套中的鐵與碳化鐵在汽缸套上部溫度較高部位會形成微電池（腐蝕電池），產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。再加上沖擊波的作用，加速了腐蝕，加快了濕式汽缸套外壁的腐蝕速度。汽缸套的腐蝕磨損，是腐蝕和磨損同時起作用的一種磨損。據(jù)資料記載，腐蝕磨損約占汽缸總磨損量的40%左右。由此可見，因腐蝕而造成的損壞和損失所占的比例也相當(dāng)大。

1.3 氧化

由于摩擦表面產(chǎn)生塑性變形，在變形層的滑移面處，形成氧的固熔體薄膜，受摩擦力作用而剝割成微粒。當(dāng)氧繼續(xù)向變形層深處擴散，便生成脆硬的金屬氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO），這些脆弱的氧化物是周期性生成和壓潰，氧化層的磨損量大。凡零件摩擦表面易發(fā)生塑性變形，抗氧化能力差，根據(jù)其工作條件（如負荷、溫度、潤滑等），都易產(chǎn)生不同程度的氧化磨損。

2 減少磨損的措施

（1）加強潤滑系統(tǒng)的維護保養(yǎng)。為了使?jié)櫥到y(tǒng)始終處于正常的工作狀態(tài)，注重維護保養(yǎng)措施不容忽視，如經(jīng)常檢查油路、清洗濾芯及時更換失效濾芯等以避免油路堵塞;利用各種監(jiān)控技術(shù)，定期檢查潤滑油質(zhì)量。

（2）加強“三濾”部件的保養(yǎng)。定期清洗空氣濾清器、柴油濾清器、機油濾清器，對臟堵的濾芯要及時更換，保證其正常工作。

（3）預(yù)防腐蝕磨損。腐蝕介質(zhì)的存在是產(chǎn)生腐蝕磨損的根源，應(yīng)避免低溫下頻繁啟動，堅決禁止內(nèi)燃機長期在低溫下運轉(zhuǎn)，因為內(nèi)燃機正常負荷作業(yè)時的水溫為80 ℃左右，這時酸性物質(zhì)隨廢氣排出，不會形成腐蝕磨損。