柴油機零件磨損淺析

王虎

摘 要 分析研究135系列柴油機在外界溫度、濕度、空氣質量及油、水條件作用下，柴油機燃燒做功時對其使用壽命的影響、并結合實際情況，提出改善燃燒狀況以此來提高柴油機野外作業的使用壽命。

關鍵詞 柴油機磨損；顆粒磨損；條件磨損；磨損量；轉速；負荷

中圖分類號：TK428 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0179-01

在煤田地質勘探中，柴油機是主要的生產、生活的動力來源，柴油機的工作性能和使用壽命對生產效益有很大影響，我隊現在普遍使用135系列柴油機，在日常生產維護中工人們往往只注重不缺兩油一水，而往往不注意一些使用條件對柴油機的磨損影響，從而使柴油機的使用壽命降低。柴油機的磨損不緊取決于結構和工藝水平，還在于零件之間相互摩擦自然產生的磨損；零件與介質相接觸被腐蝕磨損；長時間在交變載荷作用下產生的疲勞損傷；在外界載荷、溫度、空氣質量以及殘余應力做用下的磨損。下面就幾種常見使用條件磨損進行探討。

1 柴油機轉速和負荷對零件磨損的影響

當柴油機負荷一定時，柴油機在高速運轉時，活塞平均移動速度越高氣缸磨損也相應增大，在低速運轉時，磨損率也會增大主要是因為潤滑油壓不足，在零件之間沒有產生足夠的油膜造成的結果。

當柴油機轉速一定時，零件的磨損率隨負荷增大而增加，因為隨著柴油機負荷增大，柴油機零件的機械負荷和熱負荷均要增加。負荷增大，循環供油量也增大，過量空氣系數α減小，單位容積內混合氣燃燒放出的熱量增加，引起缸內溫度上升，造成冷卻系和機油溫度過高過熱狀態不良，也加劇各零件之間的磨損。

柴油機急加速時，由于曲軸轉速和潤滑油壓變化的滯后，濕摩擦表面變薄，從而使濕潤滑條件惡化，特別是瞬間由怠速調到高速時，這種變化更為強烈。隨著曲軸角加速度增大，缸套磨損率逐漸增加，這時要比正常運轉的柴油機磨損率增加25%～30%。135系列柴油機轉速在1200 r/min范圍內發動機單位行程的磨損率最低，而轉速高于或低于此轉速范圍時磨損率都要增加。

由此可見，柴油機運轉過程中，速度和負荷變化越大越快，柴油機磨損量也就越大，為了減少機器零件的磨損，柴油機負荷、轉速改變要盡量均勻，緩慢加速或減速。

2 柴油機工作溫度對零件磨損的影響

溫度是柴油機工作的重要使用條件，它由外界環境、轉速及負荷等因素決定。柴油機工作的最佳溫度范圍一般為80℃～90℃，但是煤田地質勘探工作環境差別較大，盡管柴油機有節溫器自動調節溫度，但是冷卻液溫度有時還是高于或低于這個溫度范圍。當其他條件一定是，柴油機冷卻水溫度在85℃時，缸套、活塞連桿組零件磨損最小。有資料表明，當冷卻水溫度從90℃增至100℃時發動機的缸套、活塞組零件磨損增加約為5%～10%，這主要是由于柴油機的溫度越高，進氣終了溫度也越高，燃燒過程中產生的過氧化物也增加，易產生爆燃和早燃，使氣缸、曲軸產生變形和裂紋。高溫時潤滑油容易氧化變質，有資料表明，在柴油機溫度90℃時，冷卻液每升高1℃，潤滑油氧化、分解和聚合增加0.5%，因此柴油機溫度越高，機油溫度也越高，機油粘度下降，機油壓力降低也就加速柴油機零件的磨損。低溫時，也加劇柴油機的磨損，實驗表明：在氣溫零下15℃起動時，潤滑油需要兩分鐘到達主軸承，若機油濾清器由于膠狀物粘度增加（500～1000倍），工作能力下降，則需要6分鐘到達主軸承，在氣溫零下5℃時柴油機起動并走熱發動機一次，氣缸磨損程度相當于柴油機運行30 min；在氣溫零下18℃時柴油機起動并走熱發動機一次，氣缸磨損程度相當于柴油機運行120 min。這主要是由于低溫使潤滑油粘度增大，流動性變差，機油泵不能及時地將潤滑油壓入各潤滑表面，使缸套和軸承等摩擦表面潤滑條件惡化，柴油機低溫時啟動熱狀態下，工作電化學腐蝕對發動機的磨損也很大。

因此柴油機運轉中必須控制冷卻水的溫度，盡量維持在80℃～90℃的最佳工作溫度范圍。低溫起動前對冷卻液和機油進行加熱，使冷卻液和油溫達到30℃～40℃時，以保證啟動條件良好，減少柴油機磨損。

3 柴油、機油和空氣質量對零件磨損的影響

柴油品質的好壞對零件的磨損影響也很大，重餾分過多，造成燃燒不完全而形成顆粒，加劇缸套顆粒磨損，另外容易堵塞噴油器、破壞發動機工作；柴油中含硫越多燃燒時零件磨損越大，當柴油中含硫量由0.1%增到0.5%時，柴油機缸套和活塞連桿組磨損率曾加20%～25%。

機油粘度越大，流動越困難，特別是低溫啟動時，不容易到達摩擦表面，潤滑條件變壞，加速發動機磨損。機油粘度低，使潤滑系統油壓過低，造成供油不足，不能形成可靠地油膜，容易出現邊界磨擦或半干摩擦，同樣會加劇柴油機的磨損。機油的油性好壞對磨損也有很大的影響，特別是要求嚴格配合間隙的柱塞偶件和噴油嘴偶件，提高機油的油性，可明顯降低柴油機零件的磨損。提高機油的抗氧化性也能減少柴油機的磨損。

空氣中的塵埃經常在1 mg/m3～1000 mg/m3的范圍變化，但絕大多數在1 μm～100 μm之間，135型柴油機使用K2442和K2410型紙質濾氣器能過濾到大于15 μm以上的空氣中的雜質顆粒，過濾空氣中塵埃顆粒越少越大對柴油機的磨損越大，因此要定期檢查空氣濾清器的密封情況、清洗或者更換空氣濾芯，以減小顆粒磨損。在柴油機所用材料不變的條件下，提高柴油機的使用壽命主要有兩種方法：一是改進柴油機灰塵防護系統，如空氣、機油和燃油濾清器的密封情況以減少進入柴油機的微粒灰塵量；另一種方法經常維護和保養柴油機的三濾系統（即空氣濾清器、柴油濾清器和機油濾清器），使其充分發揮作用，阻擋灰塵進入柴油機。

參考文獻

[1]徐洪吉.機器維修工程[M].北京：農業出版社，1998.

[2]楊連生.內燃機設計[M].北京：機械工業出版社，1990.

[3]喬棟鋼.柴油機發展趨勢及其潤滑要求[J].潤滑油，2002.

[4]張兆剛.機械工程[M].遼寧民族出版社，2002.

[5]楊俊玲.汽車用紙質濾清器設計[J].汽車技術.1999.

[6]張美田.汽車運用與修理[M].人民交通出版社.1991.

[7]（蘇）В.В.Моковкин等.汽車動力學[M].王峰譯.機械工業出版社，1980.

[8]龔允怡（天津大學）.柴油機多角形燃燒室內流體運動特征的模擬研究[J].內燃工程，1983（2）.

[9]西安交通大學內燃機教研室編.內燃機原理[M].中國農業機械出版社，1981.

[10]戚楊，韓北山.柴油機故障診斷[M].人民交通出版社，1984.

[11]內燃機試驗學[M].吉林工業大學內燃機教研室，1981.

[12]吉林工業大學汽車運用教研室編.柴油機技術使用[M].人民交通出版社，1982.endprint