關于大功率柴油發動機拉缸故障的探討

蔡冬維　許鑰　蔡正斌

引言：本文先是對大功率柴油發動機拉缸的形成機理進行闡述、接著分析了產生故障的可能原因，最后提出了一些預防措施和修理技巧。

柴油機拉缸是指柴油機活塞組件與氣缸配合工作面相互劇烈作用（產生干摩擦），在工作表面上產生過度磨損、拉毛、劃痕、擦傷、裂紋或咬死的現象。拉缸是在有潤滑條件下產生的不同程度的黏著磨損。拉缸輕時，使氣缸套、活塞組件受損，嚴重時會造成咬缸的惡性機損事故。而拉斷活塞或連桿、打壞機器、以致造成重大事故。因此對柴油機拉缸故障的形成機理進行分析，找出早期預報和正確的應對措施，對柴油機正確管理使用，提高可靠性和延長使用壽命，以及提高管理人員對故障的排除應變能力，都有很重要的意義。

一、柴油機拉缸形成的工作機理

拉缸就是活塞或活塞環與缸套產生高溫熔蝕粘附。活塞與缸套之間的油膜中斷是產生拉缸的主要原因，活塞與缸套之間的油膜一旦中斷則活塞與缸套就產生干摩擦，同時高速相對運動產生的高溫會超過金屬的熔點，引起活塞、活塞環與缸套表面產生熔蝕粘附，活塞繼續運動時兩表面熔蝕粘附點又被扯斷從而產生拉缸。

二、造成柴油發動機拉缸的原因

1.超負荷

新機械或剛大修出廠的機械都存在一個合理的磨合期，由于磨合期各配合面最最有利的工作表面和潤滑油膜還未形成，因此磨合期內發動機轉速不應大于標定轉速的80%大負荷工作將造成摩擦面局部過熱產生高溫熔蝕粘附形成拉缸。

2.活塞與缸套配合間隙過小

由于活塞的膨脹系數比活塞環、缸套的膨脹系數大，如果間隙太小的話發動機工作時產生的高溫破壞活塞與缸套之間的油膜也能導致拉缸。

3.發動機溫度過高

適宜的工作溫度是柴油發動機高效運行的重要條件，發動機溫度過高將使活塞膨脹減小配合間隙，從而極易造成拉缸。而造成發動機溫度過高的原因是多方面的，主要包括：冷卻系統漏水、缺水。汽缸墊水道口沖壞或濕式缸套突出量不符合要求，以及濕式缸套水封圈老化或損壞都會造成冷水內泄漏。散熱器遭腐蝕或破損，水管老化碰壞，水管接頭松動，水泵水封損壞等，都會引起冷卻水外泄漏。

長時間超負荷使用。發動機長時間超負荷使用，將使發動機產生大量的熱能，冷卻系統不能散去多余的熱量，這樣就維持不了發動機正常的工作溫度，使發動機產生高溫。

節溫器失效無大循環。當水溫升到一定程度時，節溫器自動打開，水經過散熱器循環，這就是冷卻水的大循環，如果節溫器失效，冷卻水無大循環，發動機工作產生多余的熱量就不能通過散熱器散發出去使發動機溫度過高。

冷卻水泵損壞。強制冷卻水在發動機水套和散熱器之間進行循環靠的是冷卻水泵，冷卻水泵損壞冷卻水就不能循環，發動機產生產熱量也就沒法通過水循環散發到大氣中去，從而引起發動機溫度過高。

水道或散熱器通風受堵。散熱器通風受堵影響散熱器的有效散熱面積，有效散熱面積減少散熱能力就下降，這些原因都會使發動機的多余熱量得不到散發而造成發動機溫度過高。

噴油提前角過小或噴油量過大。噴油提前角過小使燃燒推后造成補充燃燒量增加，噴油量過大使燃燒產生的熱量增加，這兩種情況都會使發動機溫度過高。

4.機油不足

不按規定檢查機油量或在工作過程因機油管松動造成機油外漏，均可造成潤滑油膜中斷活塞與缸套表面失油，造成嚴重磨損發生拉缸、燒連桿軸承等嚴重事故。

造成活塞與缸套表面機油供油不足的原因還有潤滑油路堵塞、活塞環與活塞邊緣刮油能力太強，把潤滑油刮掉造成潤滑油不足等。

5.機油變質

發動機潤滑油變質造成活塞與缸套之間的潤滑條件惡化，磨損加快引起拉缸，造成潤滑油變質的主要原因有冷卻水、燃油因泄漏進入下曲軸箱，塵埃過多混入下曲軸箱等。

6.活塞銷與活塞裝配過緊

活塞銷與活塞裝配過緊，使活塞產生變形，形成反橢圓，改變了正常的標準間隙，形成局部間隙過小破壞油膜，引起干磨擦過熱拉缸。

7.修理裝配錯誤

修理裝配錯誤時漏裝活塞銷卡環或未完全裝入槽內，發動機在工作時活塞銷竄出刮傷缸套造成拉缸。安裝時清潔工作差把金屬屑或硬物碎粒帶進缸里也會引起拉缸。另外，活塞環裝錯、裝反、漏裝均可造成拉缸。

8.活塞環折斷

活塞環折斷卡死在環槽內將使環失去彈性，加速缸套的磨損引起拉缸。環折斷卡死的原因主要是環的開口間隙過小、活塞在缸套中偏斜、燃燒不良，使發動機經常處于爆燃的狀況下運行。爆燃的高壓振動沖擊力超過了環的材料的抗沖擊強度引起活塞環折斷。其折斷一般發生在第一道環，其次是第二道環。活塞環卡死是由于燃燒時生成的積碳，尤其是竄機油或塵土、磨屑等堵塞在活塞環與環槽之間，是活塞環卡死在環槽中所致。此外，活塞、活塞環、缸套的質量及材料對拉缸也有一定影響。

三、防止柴油發動機拉缸的措施

1.操作手必須嚴格遵守操作規程

一是啟動前必須按規定檢查潤滑油、冷卻水是否符合規定，不足時需及時補足。檢查判斷潤滑油是否變質，潤滑油變質應查明原因，排除故障后更換潤滑油。要嚴格執行保養制度，按期進行例保、一級保養和二級保養。二是不超負荷作業。啟動后不猛踩油門，尤其在寒冷的冬季需經低速運轉幾秒后再起步運行。另外，遇有異常情況，如機油壓力低，水溫高等，應及時排除不帶病作業。

2.在修理裝配方面，必須嚴格遵守技術標準和工藝要求

對換新用的零件必須逐個進行檢測，把不符合標準的零配件剔除出去。安裝缸套時缸套要放平，壓力作用在缸套正中且慢慢加壓，勿用沖擊力。安裝完后檢測缸套與活塞裝配間隙是否符合規定的標準間隙。活塞環三隙（端隙、背隙、端隙）的檢查是組裝活塞連桿組的一個重點，端隙大小尤為重要，稍不慎就可能造成拉缸。檢查活塞環端隙的工藝要求是；將環放入缸套中，用活塞頂部將活塞環頂入缸套里，把環頂到在活塞行程內最小直徑處測量。檢查活塞、連桿與曲軸安裝位置偏差情況、要求校正符合技術規范標準。市場上的活塞難辨優劣，在裝配前最好進行消除應力處理，即將活塞放在60～80度的機油中加溫6小時，以消除應力，使活塞穩定后在裝配使用。安裝活塞時各道環必須裝準位置，不能裝錯、裝反、漏裝，注意方向性，扭曲環內圓切口朝上，外圓切口朝下，有標記的一面朝上。同時，再裝入缸套時必須清潔和加一定的潤滑油，各道環口應按規定錯開，第一道環開口與曲軸軸線成45度，余下各道的開口按90度、180度錯開。裝配完畢，必須經15小時左右的熱磨合，試車磨合時應先低速運轉，然后才中速運轉，應注意響聲、機油壓力、水溫等情況，在確定無異常后再投入生產。

四、總結

總之，只要充分認識到造成發動機拉缸的原因，嚴格遵守操作規程并有針對性的進行使用與維護，就一定能減少和避免拉缸故障的發生，提高機械設備的完好率并將低使用成本。

參考文獻

[1]陳義廣；；柴油發動機的拉缸檢查和預防[J]；煤炭技術；2007年10期.

[2]劉芳余；150系列柴油機活塞拉缸及其分解檢查程序[J]；車用發動機；1995年01期.

（作者單位：江蘇江淮動力股份有限公司）

作者簡介

蔡冬維，男，1983.11.08，江蘇省鹽城市，大專。江蘇江淮動力股份有限公司，產品研發工程師，研究方向：柴油機產品設計及市場配套工作