气缸套的磨损原因及正确维护.docx

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气缸套的磨损原因及正确维护

气缸套的磨损原因及正确维护

发动机气缸套和活塞环是在高温、高压、交变载荷和腐蚀的情况下工作的一对摩擦副。

长期在复杂多变的情况下工作，其结果是造成气缸套磨损变形，影响了发动机的动力性、经济性和使用寿命。

认真分析气缸套磨损变形的原因，对于提高发动机的使用经济性有十分重要的意义。

   一、气缸套磨损的原因分析

   气缸套的工作环境十分恶劣，造成磨损的原因也很多。

通常由于构造原因允许有正常的磨损，但使用和维修不当，就会造成非正常磨损。

   1构造原因引起的磨损

   1）润滑条件不好，使气缸套上部磨损严重。

气缸套上部邻近燃烧室，温度很高，润滑条件很差。

新鲜空气和未蒸发的燃料冲刷和稀释，加剧了上部条件的恶化，使气缸上都处于干摩擦或半干摩擦状态，这是造成气缸上部磨损严重的原因。

   2）上部承受压力大，使气缸磨损呈上重下轻。

活塞环在自身弹力和背压的作用下紧压在缸壁上，正压力越大，润滑油膜形成和保持越困难，机械磨损加剧。

在作功行程中，随着活塞下行，正压力逐渐降低，因而气缸磨损呈上重下轻。

   3）矿物酸和有机酸使气缸表面腐蚀剥落。

气缸内可燃混合气燃烧后，产生水蒸气和酸性氧化物，它们溶于水中生成矿物酸，加上燃烧中生成的有机酸，对气缸表面产生腐蚀作用，腐蚀物在摩擦中逐步被活塞环刮掉，造成气缸套变形。

   4）进入机械杂质，使气缸中部磨损加剧。

空气中的灰尘、润滑油中的杂质等，进入活塞和缸壁间造成磨料磨损。

灰尘或杂质随活塞在气缸中往复运动时，由于在气缸中部位置的运动速度最大，故加剧了气缸中部的磨损。

   2使用不当引起的磨损

   1）润滑油滤清器滤清效果差。

若润滑油滤清器工作不正常，润滑油得不到有效的过滤，含有大量硬质颗粒的润滑油必然使气缸套内璧磨损加剧。

   2）空气滤清器滤清效率低。

空气滤清器的作用是清除进入气缸的空气中所含的尘土和沙粒，以减少气缸、活塞和活塞环等零件的磨损。

实验表明，发动机若不装空气滤清器，气缸的磨损将增加6-8倍。

空气滤清器长期得不到清洗保养，滤清效果差，将加速气缸套的磨损。

   3）长时间低温运转。

长时间地低温运转，一是造成燃烧不良，积碳从气缸套上部开始蔓延，使气缸套上部产生严重的磨料磨损；二是引起电化学腐蚀。

   4）经常使用劣质润滑油。

有的车主为图省事省钱，常在路边小店或向不法油贩购买劣质润滑油使用，结果造成缸套上部强烈腐蚀，其磨损量比正常值大1-2倍。

   3维修不当引起的磨损

   1）气缸套安装位置不当。

在安装气缸套时，若存在安装误差，气缸中心线和曲轴轴线不垂直，会造成气缸套非正常磨损。

   2）连杆铜套孔偏斜。

在修理中，铰削连杆小头铜套时，铰刀倾斜而造成连杆铜套孔偏斜，活塞销中心线与连杆小头中心线不平行，迫使活塞向气缸套的某一边倾斜，也会造成气缸套非正常磨损。

   3）连杆弯曲变形。

由于飞车事故或其它原因，受撞击的连杆会产生弯曲变形，若不及时校正而继续使用，也会加速气缸套的磨损。

   4）曲轴连杆轴颈和主轴颈不平行。

发动机因烧瓦等原因，会使曲轴因受到剧烈的冲击而变形，若不及时校正而继续使用，同样会加速气缸套磨损。

   二、减轻气缸套磨损的措施

   1.正确起动和起步

   发动机冷车起动时，由于温度低，机油粘度大，流动性差，使机油泵供油不足。

同时，原气缸壁上的机油在停车后沿气缸壁下流，因此在起动的瞬间得不到正常工作时那样良好的润滑，致使起动时气缸璧磨损大大增加。

因此，初次起动时，应先使发动机空转几圈，待摩擦表面得到润滑后再起动。

起动后应怠速运转升温，严禁猛轰油口，待机油温度达到40℃时再起步；起步应坚持挂低速档，并循序每一档位行驶一段里程，直到油温正常，方可转为正常行驶。

   2.正确选用润滑油

   要严格按季节和发动机性能要求选用最佳粘度值的润滑油，不可随意购用劣质润滑油，并经常检查和保持润滑油的数量与质量。

   3.加强滤清器的保养

   使空气滤清器、机油滤清器和燃油滤清器保持良好的工作状态，对减轻气缸套的磨损至关重要。

加强对“三滤”的保养，是防止机械杂质进入气缸，减轻气缸磨损，延长发动机使用寿命的一项重要措施，在农村和多风沙地区尤为重要。

有的驾驶员为了节约燃料而不装空气滤清器是绝对错误的。

   4.保持发动机正常工作温度

   发动机的正常工作温度应处在80-90℃。

温度过低，不能保持良好的润滑，会增大气缸壁的磨损，气缸内的水蒸气易凝结成水珠，溶解废气中的酸性气体分子，生成酸性物质，使气缸璧受到腐蚀磨损。

试验表明，当气缸璧温度由90℃降到50℃时，气缸磨损量为90℃时的4倍。

温度过高，会使气缸强度降低而加剧磨损，甚至可能使活塞过度膨胀而造成“胀缸”事故。

   5.提高保修质量

在使用过程中，及时发现问题及时予以排除，随时更换或维修损坏和变形的配件。

安装气缸套时要严格按技术要求检验和装配。

在保修换环作业中，要选用弹力适当的活塞环，弹力过小，使燃气窜入曲轴箱吹落气缸壁上的机油，增大气缸壁磨损；弹力过大，直接加剧气缸壁的磨损，或因气缸壁上的油膜遭到破坏而加剧其磨损。

曲轴连杆轴颈和主轴颈不平行。

发动机因烧瓦等原因，会使曲轴因受到剧烈的冲击而变形，若不及时校正而继续使用，同样会加速气缸套磨损。

汽缸套使用一段时间,就会出现不均匀磨损（如图所示）。

其特征是：

沿长度方向产生不柱度，沿圆周方向产生椭圆度。

磨损最大、最不均匀的部位，一般是在活塞处于上止点位置时，第一道气环相对应的缸壁处，往下使逐渐减小，汽缸套在活塞运动区域之外磨损很小，特别是在磨损最大断面以上部位，几乎没有磨损。

所以在此处形成明显的台肩。

 汽缸套的磨损特征

　　汽缸套沿长度方向产生不柱度，与其工作条件密切相关，可从润滑、冷却、温度、压力、活塞动力速度、磨料和腐蚀性物质等方面来分析其原因。

   1、润滑条件。

汽缸套上部润滑条件最差。

由于汽缸套多采用激溅式润滑，汽缸套上部润滑油最少，而且汽缸套上部温度最高，润滑油的粘度最低，油膜强度最弱。

而汽缸套上部又与高温气体接触时间最长，易烧损汽缸壁上的油膜，形成半天摩擦或边界摩擦，这些因素都使汽缸套上部磨损比下部大，从而产生不柱度。

   2、压力的影响。

汽缸套上部承受的压力最大。

这个压力除了活塞本身的弹力以外，主要是燃烧过程产生的高压气体窜入活塞环背隙而作用于汽缸壁的压力。

由于这个压力随活塞下行而降低，因而造成汽缸套上部磨损最大。

   3、磨料的影响。

来自空气中的灰尘，以及不完全燃烧时产生的积炭等磨料，进入汽缸壁与活塞、活塞环的配合表面之间，随着活塞在汽缸中的往复运动，会造成磨料磨损。

这些磨料在汽缸套上部时，其棱角最锋利，向下会沿途磨钝，因而汽缸套上部磨损最大。

   4、腐蚀的影响。

汽缸套上部腐蚀最强烈，这也是汽缸套上部磨损大于下部的重要原因。

   汽缸套内的燃料燃烧后，会产生水蒸气和某些酸性物质。

例如燃料中含有的硫化物在燃烧中与水蒸气化合生成硫酸，二氧化碳与水蒸气化合形成碳酸，在高温燃烧时，大气中的氮与氧化合成氧化氮，而氧化氮又与水蒸气化合生成硝酸等等，这些酸性物质会使汽缸壁发生化学腐蚀。

   更严重的是，当汽缸壁温度低于露点温度时，燃烧废气中的水蒸气在汽缸壁上凝结为水滴，会产生比化学腐蚀严重得多的电化学腐蚀。

腐蚀物被运动的活塞环刮去后，又出现新的腐蚀，这样不断重复，越靠近汽缸套上部化学腐蚀和电化学腐蚀就越严重。

   实践证时，当冷却水温度低于85℃时，汽缸壁腐蚀最严重，而在此温度以上时，燃烧后生成的水蒸气和酸类物质可随废气排出，危害性要小得多。

   5、汽缸套沿圆周方向磨损不均匀，产生椭圆度则与下列因素有关：

（1）润滑、冷却条件的影响。

在正常条件下，汽缸套的最大椭圆一般也是发生在汽缸套上部润滑条件最差的最大磨损位置。

（2）活塞环压力的影响。

活塞环压力沿径向的分布是不均匀的，其开口处的单位压力常达平均压力的好几倍，这也是汽缸套沿径向产生偏磨的原因。

    （3）侧压力的影响。

在正常条件下，活塞往复运动的侧压力会使汽缸套在连杆运动平面产生较大的磨损，而侧压力较大的一边，磨损也较大。

因而促使汽缸套沿径向产生椭圆度。

注意，由于侧压力的最大位置并不在汽缸套上部，所以对最大椭圆度的形成不起主要作用。

   另外使用维护不当，工作环境恶劣，润滑油不能及时添加或使用不洁净的润滑油，汽缸套或活塞环变形，连杆扭曲等等，都会使汽缸套发生早期磨损。

一、气缸套磨损检修

新造气缸套内孔具有一定的尺寸精度、几何形状精度和粗糙度等级。

一般几何形状的加工误差，如圆度误差和圆柱度误差应在0.015-0.045mm以内，粗糙度在Ra0.4-Ral.6μm之内。

气缸套安装到气缸体上后几何形状误差增大，圆度误差和圆柱度误差应控制在0.05mm以内。

柴油机运转时，活塞运动部件在缸套内作往复运动使缸套内圆表面产生不均匀磨损，壁厚减薄，圆度误差和圆柱度误差大大增加。

通常，当缸套磨损最超过（0.4%-0.8%）D（D为缸径）时，燃烧窒就失去密封性。

所以，气缸套过度磨损会使其工作性能变坏，柴油机功率下降和导致其他零件的损坏。

    轮机员应该依照说明书的要求和柴油机的运转情况对气缸套磨损进行检测，掌握和控制气缸套磨损状况，防止发生过度磨损。

气缸套内孔磨损标准如表8-2所示。

CB/T3503-93表8-2气缸套内孔磨损极限（mm）

气缸套内径

内径增量

圆度、圆柱度

85-200

0.60

0.10

>200-300

1.00

0.15

>300-400

1.50

0.23

>400-500

2.00

0.28

>500-600

3.00

0.35

>600-700

4.00

0.45

>700-800

5.00

0.60

>800-900

5.70

0.65

>900-1000

6.40

0.70

>1000-1100

6.80

0.75

大型低速柴油机铸铁气缸套的正常磨损率应小于0.1mm/kh，镀铬气虹套正常磨损率在0.0l-0.03mm/kh范围之内。

1.气缸套内圆表面磨损测量

目前，无论是在船上还是在船厂检测气缸套内圆表面的磨损情况均是利用一般的量具，如内径千分尺、内径百分表或随机专用内径百分表。

通过测量缸径和计算圆度误差、圆柱度误差或内径增量，磨损率并与说明书或有关标准进行比较，最后作出能否继续使用的判断。

1）测量部位

测量气缸套内径是在沿气缸套纵向几个确定的测量点的横截面上测量首尾方向（y-y，即平行曲轴方向）和左右方向（x-x，即垂直曲轴方向）的气缸直径，如图8-4所示。

   中、小型四冲程筒形活塞式柴油机如无测量用的定位样板又缺少说明书等资料时，可参考以下四个位置进行缸套磨损测量。

（1）当活塞位于上止点时，第一道活塞环对应的缸壁位置;

（2）当活塞位于行程中点时，第一道活塞环对应的缸壁位置;

（3）当活塞位于行程中点时，末道刮油环对应的缸壁位置；

（4）当活塞位于下止点时，末道刮油环对减的缸壁位置。

   还可以根据气缸套磨损规律在以下部位测度缸径:

（1）活塞位于上止点时，第一道活塞环对应的缸壁位置;

（2）第一道环分别在活塞行程的10%、50%和100%的位置;

     （3）第一道环在距气缸套下端5-l0mm的位置。

    除上述规定点外，还可依气缸套长短和要求，在气缸套上适当部位增加测量点。

   大型二冲程柴油机气缸套磨损测量部位一般在柴油机说明书中有明确规定，并有随机测量用的定位样板。

测量时，只需将样板分别安放在气缸套的首尾方向和左右方向的位置上，依样板上的定位孔确定的各测量截面，测量其相互垂直的两个缸径。

图8-5为SulzerR