淺析柴油機(jī)氣缸套磨損和拉缸原因及預(yù)防措施

李國(guó)良

摘要：氣缸套磨損、拉缸是柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的現(xiàn)象，為了減少柴油機(jī)運(yùn)行故障，提高柴油機(jī)使用效益，降低用戶的經(jīng)濟(jì)成本，文章對(duì)氣缸套磨損和拉缸的常見(jiàn)原因進(jìn)行了分析，并提出幾點(diǎn)有效的預(yù)防措施。

Abstract： Cylinder liner wear and cylinder pulling are common phenomena in the operation of diesel engine. In order to reduce the operation failure of diesel engine， improve the use efficiency of diesel engine and reduce the economic cost of users， this paper analyzes the common causes of cylinder liner wear and cylinder pulling， and puts forward some effective preventive measures.

關(guān)鍵詞：氣缸套;磨損;拉缸;預(yù)防措施

Key words： cylinder liner;wear;cylinder pulling;preventive measures

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.121? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）14-0145-02

0? 引言

在現(xiàn)代社會(huì)中，柴油機(jī)作為一種動(dòng)力裝置，其應(yīng)用十分廣泛。氣缸套作為柴油機(jī)核心零件之一，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、工作性能和使用壽命起著至關(guān)重要的影響。柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)，活塞與氣缸套形成的摩擦副在相對(duì)滑動(dòng)的過(guò)程中，氣缸套常常會(huì)發(fā)生磨損或者拉缸故障。筆者主要通過(guò)對(duì)氣缸套的磨損和拉缸故障原因進(jìn)行分析，并提出有效的預(yù)防措施，希望能夠減少氣缸套的磨損和拉缸事故，以降低經(jīng)濟(jì)成本，提高柴油機(jī)使用效益。

1? 磨損

1.1 氣缸套常見(jiàn)的磨損原因

1.1.1 磨粒磨損

磨粒磨損多產(chǎn)生于氣缸套的內(nèi)壁上，通常為外界的硬質(zhì)顆粒進(jìn)入氣缸摩擦副中，由于工作過(guò)程中活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得氣缸套內(nèi)表面產(chǎn)生刮痕磨損。造成氣缸套內(nèi)壁磨損的磨粒常常來(lái)自于空氣中的顆粒物、燃油、潤(rùn)滑油以及工作中產(chǎn)生的積炭。因?yàn)榛钊诟滋字胁窟\(yùn)行速度最大，所以往往缸套中部形成的磨粒磨損也最嚴(yán)重。

1.1.2 腐蝕磨損

腐蝕磨損主要是柴油機(jī)在工作中，氣缸套內(nèi)壁表面材料與周?chē)慕橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成表面材料產(chǎn)生化學(xué)腐蝕剝落。腐蝕磨損的腐蝕介質(zhì)主要來(lái)自于燃油，燃油和空氣混合氣體燃燒后產(chǎn)生水蒸氣和酸性氧化物，它們可生成礦物酸。氣缸套內(nèi)表面在礦物酸與燃燒產(chǎn)生的有機(jī)酸共同作用下形成了腐蝕磨損。

1.1.3 構(gòu)造原因產(chǎn)生的磨損

由于氣缸套結(jié)構(gòu)的原因，氣缸套的上部靠近燃燒室處溫度較高，潤(rùn)滑油會(huì)被空氣沖刷并且被燃油稀釋?zhuān)沟脷飧滋咨喜康臐?rùn)滑條件變差。另外，活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中活塞環(huán)對(duì)氣缸套上部的正壓力較大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜難以形成和保持，加劇了氣缸套上部的機(jī)械磨損。

1.1.4 粘著磨損

氣缸套和活塞環(huán)在高溫、高壓的環(huán)境下工作，且兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度變化很大，易導(dǎo)致油膜破裂，引起活塞環(huán)與缸壁間潤(rùn)滑不良，發(fā)生局部干摩擦，導(dǎo)致摩擦熱急劇增加溫度迅速升高，形成金屬間熔合粘著，在隨后摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)中金屬粘著處被撕裂。這種粘著-撕裂-粘著的反復(fù)交替過(guò)程便形成了氣缸套內(nèi)壁的粘著磨損。一般情況下，粘著磨損速度很快，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生“咬死”、拉缸等后果，粘著磨損是氣缸套內(nèi)壁非常危險(xiǎn)的破壞形式。

1.1.5 積炭過(guò)多

如果柴油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，長(zhǎng)時(shí)間低溫運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致燃燒不充分，產(chǎn)生較多的積炭，積炭顆粒會(huì)加速氣缸套的磨損。

1.1.6 “三濾”損壞或缺乏保養(yǎng)

“三濾”（空氣濾清器、燃油濾清器、機(jī)油濾清器）沒(méi)有做到定期的檢查和保養(yǎng)，不能保持良好的工作狀態(tài)，導(dǎo)致空氣中的塵埃微粒、燃油和機(jī)油中的雜質(zhì)進(jìn)入到氣缸套中，加速了氣缸套的磨損。

1.1.7 潤(rùn)滑不良

選用的潤(rùn)滑油牌號(hào)不符合要求，沒(méi)有定期檢查更換潤(rùn)滑油，導(dǎo)致潤(rùn)滑油變質(zhì)或者太臟，影響潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑使用效果，使活塞環(huán)和氣缸套之間的潤(rùn)滑條件變差，加速了氣缸套的磨損。

1.1.8 安裝、維修不規(guī)范

安裝、維修時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，安裝時(shí)氣缸套的中心線與曲軸軸線不垂直，造成氣缸套產(chǎn)生異常磨損。維修時(shí)連桿銅套孔偏斜，會(huì)使活塞向氣缸套一邊傾斜，引起氣缸套異常磨損。新的或者大修后的柴油機(jī)未經(jīng)必要的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)便投入運(yùn)行，亦會(huì)導(dǎo)致氣缸套等零件的異常磨損。

1.2 減少氣缸套磨損的措施

①避免柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于低溫運(yùn)行的狀態(tài)，柴油機(jī)溫度低，會(huì)引起燃油燃燒不充分，從而產(chǎn)生大量的積炭附著在氣缸套內(nèi)壁上，加速氣缸套磨損。建議選用具有刮炭環(huán)結(jié)構(gòu)的氣缸套，刮炭環(huán)可以有效刮除活塞表面的積炭，使刮下的積炭隨廢氣一道排出，可以有效降低氣缸套的磨損。

②一般情況下，控制柴油機(jī)冷卻水的溫度在80-90℃為宜。溫度太低時(shí)氣缸套內(nèi)壁易受到酸性氣體的腐蝕破壞，溫度太高時(shí)氣缸套內(nèi)壁上潤(rùn)滑油膜易蒸發(fā)稀釋?zhuān)瑢?dǎo)致潤(rùn)滑效果變差，氣缸套易磨損。

③對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行定期檢查和保養(yǎng)，保證“三濾”（空氣濾清器、燃油濾清器、機(jī)油濾清器）保持良好的工作狀態(tài)，過(guò)濾掉空氣、燃油和機(jī)油中的顆粒雜質(zhì)，減少氣缸套的磨損。

④依據(jù)柴油機(jī)的性能和季節(jié)的變化選擇合適的潤(rùn)滑油粘度值，購(gòu)買(mǎi)和使用質(zhì)量有保障的潤(rùn)滑油和燃油。杜絕為了節(jié)約成本而使用劣質(zhì)的潤(rùn)滑油和燃油，劣質(zhì)的潤(rùn)滑油和燃油會(huì)加速氣缸摩擦副的磨損，影響柴油機(jī)使用壽命。

⑤新的柴油機(jī)要經(jīng)過(guò)必要的磨合階段，使柴油機(jī)達(dá)到最佳的狀態(tài)再正式投入作業(yè)。后期的柴油機(jī)維修安裝一定要嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行，并嚴(yán)格檢驗(yàn)，保證連桿、氣缸套等零部件的安裝精度，提高柴油機(jī)安裝和維修質(zhì)量，降低氣缸套異常磨損的幾率。

2? 拉缸

2.1 氣缸套拉缸的常見(jiàn)原因

氣缸套拉缸主要表現(xiàn)為氣缸套內(nèi)表面出現(xiàn)拉毛、劃痕或者溝槽狀拉痕的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生“咬缸”事故，甚至造成拉斷活塞或者連桿等重大事故。氣缸套拉缸會(huì)引起柴油機(jī)動(dòng)力下降、機(jī)油耗增大、異響等情況，拉缸現(xiàn)象發(fā)生的原因復(fù)雜多樣，主要原因是氣缸套內(nèi)壁與活塞之間難以形成油膜潤(rùn)滑，因而造成潤(rùn)滑效果不良，出現(xiàn)干磨擦的情況，進(jìn)而引起拉缸。如圖1所示，為某氣缸套內(nèi)壁拉缸的照片。

造成氣缸套拉缸的常見(jiàn)原因有：

①柴油機(jī)工作溫度高：柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，氣缸內(nèi)的瞬時(shí)溫度很高，冷卻系統(tǒng)需要及時(shí)將熱量散發(fā)出去，以保持柴油機(jī)在最適宜的溫度下工作，否則會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)溫度過(guò)高，潤(rùn)滑油變稀釋?zhuān)瑝毫ο陆担沟脻?rùn)滑條件變差，氣缸摩擦副易出現(xiàn)干摩擦或半干摩擦的情況，導(dǎo)致形成粘著磨損，進(jìn)而引起拉缸故障的出現(xiàn)。

②活塞與氣缸套間隙過(guò)?。河捎诟邷氐淖饔茫钊h(huán)、活塞、氣缸套均會(huì)受熱膨脹，因?yàn)槭褂貌牧系牟煌?，一般活塞熱膨脹系?shù)比氣缸套和活塞環(huán)高。如果活塞與氣缸套之間間隙過(guò)小，在高溫受熱膨脹時(shí)，會(huì)破壞潤(rùn)滑油膜造成拉缸現(xiàn)象，甚至有可能出現(xiàn)活塞環(huán)與缸套卡死導(dǎo)致活塞環(huán)折斷而引發(fā)嚴(yán)重的拉缸故障。

③潤(rùn)滑不良：潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致潤(rùn)滑油供油不足或者供油中斷，活塞與氣缸套之間不具備形成油膜潤(rùn)滑的條件，活塞環(huán)與氣缸套之間會(huì)出現(xiàn)干摩擦，造成拉缸現(xiàn)象。潤(rùn)滑油變質(zhì)或者品質(zhì)不良，導(dǎo)致潤(rùn)滑效果變差，加劇氣缸套的磨損，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致拉缸故障的發(fā)生。

④超負(fù)荷運(yùn)行：柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)作，將承受超過(guò)正常工作時(shí)的熱力載荷，柴油機(jī)溫度升高，引起機(jī)油粘度下降，氣缸內(nèi)的潤(rùn)滑油膜遭到破壞，潤(rùn)滑條件變差，加劇了氣缸套的磨損，易引起柴油機(jī)拉缸事故的發(fā)生。

⑤油底殼進(jìn)水或者燃油：由于氣缸套的密封圈處密封不嚴(yán)，導(dǎo)致冷卻水滲漏到油底殼中，或者燃油霧化不良，燃油沿著氣缸套內(nèi)壁滲入油底殼中，均會(huì)使機(jī)油變質(zhì)，同時(shí)稀釋了機(jī)油，影響潤(rùn)滑油膜的形成，潤(rùn)滑效果變差，最終導(dǎo)致氣缸套拉缸等事故。

⑥活塞環(huán)質(zhì)量問(wèn)題：活塞環(huán)與氣缸套內(nèi)壁相對(duì)高速滑動(dòng)，活塞環(huán)質(zhì)量不好會(huì)直接損壞氣缸套內(nèi)壁。柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，若活塞環(huán)斷裂，斷裂的活塞環(huán)會(huì)劃傷氣缸套內(nèi)壁，加劇氣缸套磨損，導(dǎo)致拉缸事故。另外，活塞環(huán)出現(xiàn)變形，活塞環(huán)無(wú)彈力等情況，同樣也會(huì)引起拉缸現(xiàn)象。

2.2 預(yù)防拉缸的有效措施

①加強(qiáng)冷卻系統(tǒng)的維護(hù)與管理，注意使用清潔的軟水，保證節(jié)溫閥具有良好的工作性能，定期清理冷卻泵水垢，保持柴油機(jī)工作時(shí)冷卻水的溫度在正常范圍內(nèi)，避免柴油機(jī)出現(xiàn)高溫現(xiàn)象。另外，也要注意水量的消耗，發(fā)現(xiàn)水位異常時(shí)，及時(shí)查找原因并排除隱患。②活塞、活塞環(huán)、氣缸套之間間隙要合理，活塞、活塞環(huán)、氣缸套進(jìn)行尺寸公差分組，確保裝配時(shí)具備合適的配合間隙。為了柴油機(jī)正常工作，活塞環(huán)與氣缸套之間的配合間隙要符合規(guī)范要求。同樣，活塞環(huán)與活塞之間也要保證活塞環(huán)的背隙和側(cè)隙要符合要求，否則活塞環(huán)發(fā)生故障，將直接影響氣缸套內(nèi)壁，造成嚴(yán)重的拉缸等事故。③加強(qiáng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的維護(hù)與管理，選購(gòu)符合柴油機(jī)使用要求的潤(rùn)滑油，避免使用劣質(zhì)潤(rùn)滑油。經(jīng)常檢查潤(rùn)滑油的工作壓力、工作溫度以及油量是否處于正常狀態(tài)，注意及時(shí)添加與更換潤(rùn)滑油，清潔潤(rùn)滑油過(guò)濾器。具備良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)，可以產(chǎn)生良好的潤(rùn)滑效果，是減少柴油機(jī)拉缸事故的重要因素。④保證維修與保養(yǎng)的質(zhì)量，在維修與保養(yǎng)的過(guò)程中，要注意各個(gè)零部件的清潔工作，防止雜質(zhì)進(jìn)入柴油機(jī)系統(tǒng)。嚴(yán)格執(zhí)行維修工作規(guī)范，保證維修和裝配質(zhì)量，如：確?；钊跉飧滋字械膶?duì)中性，防止活塞傾斜而引起拉缸。確?；钊N(xiāo)與座孔配合得體，防止配合過(guò)松，卡簧彈力不足，導(dǎo)致活塞銷(xiāo)竄出而拉傷氣缸套。

3? 結(jié)束語(yǔ)

氣缸套出現(xiàn)磨損和拉缸事故的原因是復(fù)雜多樣的，我們應(yīng)該以預(yù)防為主，正確使用柴油機(jī)，并注重對(duì)柴油機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)。柴油機(jī)在使用過(guò)程中，氣缸套發(fā)生磨損是在所難免的，但我們可以通過(guò)一些有效的預(yù)防措施，減輕減緩正常的磨損，減少出現(xiàn)異常磨損和拉缸事故的概率。以期延長(zhǎng)氣缸套的使用壽命，提高柴油機(jī)的使用性能，降低用戶的經(jīng)濟(jì)成本。

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