柴油機磨合規范優化研究

劉寧寧　李賀力

【摘 要】 介紹柴油機出廠前的磨合的目的，磨合不良的后果，柴油機磨合過程分析以及柴油機磨合的優化研究。

【關鍵詞】 柴油機 磨合規范 磨合油

柴油機磨合是整機出廠前的關鍵工序。新柴油機零件或重新安裝的零件表面，必然存在微觀和宏觀的幾何缺陷。直接投入使用，會導致柴油機早期磨損甚至失效。磨合時間過長會消耗過多，磨合時間不夠則會影響整機的使用效果。因此柴油機出廠之前必須進行合理整機磨合以及主要性能參數調試驗證的臺架試驗。優化磨合規范并盡量縮短磨合時間。

1 磨合的目的

磨合，是指摩擦表面性質從初始狀態過渡到使用狀態的過程，優質磨合運轉完成的標準是：①消除摩擦表面在機械加工中造成的微觀不平度，使其迅速達到鏡面光滑的狀態，摩擦系數減小很多，以減少咬合傾向；②齒輪嚙合處接觸點變的均勻，形成連續油膜；③使柴油機迅速進入良好的工作狀態，以便正式投入使用；④消除活塞環與氣缸工作壁面間因預緊變形，熱變形和加工制造誤差而存在的有害間隙；⑤使活塞環的工作面盡快形成于氣缸壁面配合良好的桶形剖面，以便工作時具有理想的楔形油膜；⑥全面考核和檢查柴油機加工，裝配質量。

2 磨合不當的后果

發動機出廠前的磨合過程是很重要的，若磨合規范設計不當，在磨合階段容易發生拉缸，拉瓦故障。并且磨合完后達不到標定工況下的各項性能指標。

優化磨合規范的目的就是在最短的時間達到預期的磨合目標，并且不會出現由于以下原因造成的拉缸，拉瓦現象。①活塞環與氣缸壁，軸瓦與軸之間單位面積上承受壓力過高。當承受壓力超過其表面的油膜強度時，就會出現金屬間的直接接觸，形成干摩擦，增加柴油機的咬合傾向，產生拉缸，拉瓦故障。②活塞環與環槽的溫度偏高。溫度過高會引起環與缸壁間的潤滑油膜變薄，承壓能力降低，嚴重時油膜破壞或者潤滑油膠結，活塞環被粘結在槽道內形成死環從而失去密封效果。③潤滑條件惡劣。由于活塞環溫度較高，活塞環與缸壁之間的單位承受壓力過大，活塞環與氣缸壁配合面未形成良好的桶形剖面，尤其是當柴油機在低速低負荷下磨合時，燃油霧化不良導致燃燒不充分沒多余的燃油將潤滑油稀釋。④工作面粗糙度較高，且滑合面的磨粒大而硬，有促使咬合的傾向。容易出現拉缸，拉瓦現象。⑤柴油機零部件加工、裝配質量不合格。

3 磨合過程分析

通常，機器或零件的摩擦副從投入運行到破壞都要經歷3個階段，即磨合階段、穩定磨損階段、劇烈磨損階段，并表現出不同的磨損特征。這3個階段的磨損規律一般用磨損

量W-時間t和磨損率-時間t的關系曲線表述。

磨損過程的3個階段都是不穩定的，不適當的磨合或者非正常的磨損工況都會導致發動機零件劇烈磨損階段更快的出現，從而導致發動機早期磨損失效。在磨合階段，加工未經摩擦的零件表面會產生一定的表面粗糙度和比較尖銳的微凸體尖鋒，或者是由于加工和裝配質量不合格，使活塞環與氣缸壁之間的接觸表面貼合間隙過大，從而難以形成穩定的油膜。因此在磨合階段，摩擦副表面的磨損量將會迅速增加，并達到較高的磨損率；而隨著磨合階段的結束，微凸體不斷被磨平，活塞環與缸壁之間的接觸面積不斷增大，而單位面積的接觸壓力卻隨之減小；同時通過一定的磨損之后，摩擦副的間隙趨于均勻，建立起油膜，即進一步向完全流體動力潤滑過渡；于是磨損率也隨之減小，逐步過渡到穩定磨損階段。磨合階段過分輕微的磨合條件，例如過低的速度或者過小的載荷，甚至使用含有減磨作用添加劑的潤滑磨合油都會延長磨合期，造成發動機遲遲不能投入正常運行。反之，如磨合階段太短，未達到充分磨合的磨合質量的要求，便會造成機器的早期磨損。因此磨合階段應受到監控，以免造成過度的磨損或磨合不夠的情況的產生。

由摩擦學磨損過程的綜合解析模型，磨損率可由式（1）表達：

（1）

式中為磨損速率；W為磨損量，W可用重量、長度、磨粒數、磨粒成份濃度等表征；t為磨損時間，也可用磨損距離表示；i為摩擦副表面的形貌、硬度、形狀間隙、潤滑劑（包括粘度、添加劑等）、磨粒形貌等參數的影響效果；P為載荷工況的影響效果；為速度工況的影響效果；為溫度工況的影響效果；分別為載荷工況、速度工況、溫度工況的影響效果的二次相互作用；為上述影響效果的三次相互作用；（i，J，k）為磨損過程的隨機誤差。由此可知：磨損過程磨損量主要是載荷、速度、溫度、潤滑劑、摩擦副表面狀態以及磨損時間的函數。

4 磨合過程優化研究

為了更好的提高磨合質量縮短磨合時間，近年來出現了一些新的技術措施

（1）光潔加工。在磨合前對柴油機的主要摩擦副進行光潔加工，進一步提高粗糙度精度。主要是指將零件裝在光整機上，使零件和磨料研磨液做強制相對運動形成微切削。提高零件表面粗糙度。

（2）促磨添加劑。磨合初期磨合表面實際接觸面積較小，容易產生高溫高壓。而添加的促磨劑可以產生一種化學反應膜并成微觀滾球狀可以吸附在微觀凹陷處從而降低表面粗糙度。同時這層膜還起到隔離摩擦表面的作用。防止溶結，拉傷，粘結。當磨合到一定階段，化學膜的抗壓強度大于接觸壓力時，化學薄膜便會永久保留。隔離接觸表面的直接接觸，使其成為受控的保護性磨合。這種磨合后形成的表面面積大而且平滑，還有油槽，可以起到儲油的作用。

5 結語

本研究在為合理制定柴油機磨合規范總結了一套科學的、有效的方法的同時，對于柴油機磨合過程的磨損機理的理論和試驗研究作了很有意義的探討。首次提出了柴油機優化的磨合過程應是有序、有控、快速微磨損過程，為制定磨合規范奠定了理論基礎。本研究成功后，因節約燃油、降低能源消耗、縮短試車時間（縮短磨合時問50%～66%）、節約試車設備投資和人力等，為生產單位節約了生產成本，大大提高了生產效率，創造較大的經濟效益，保證了柴油機機油系統清潔度，提高了柴油機的可靠性和壽命，具有較好的社會效益。由于國內柴油機型號多，制造水平相差較大，因此在實際應用時應結合實際情況，對本文提出的方案作一些修改。endprint

【摘 要】 介紹柴油機出廠前的磨合的目的，磨合不良的后果，柴油機磨合過程分析以及柴油機磨合的優化研究。

【關鍵詞】 柴油機 磨合規范 磨合油

柴油機磨合是整機出廠前的關鍵工序。新柴油機零件或重新安裝的零件表面，必然存在微觀和宏觀的幾何缺陷。直接投入使用，會導致柴油機早期磨損甚至失效。磨合時間過長會消耗過多，磨合時間不夠則會影響整機的使用效果。因此柴油機出廠之前必須進行合理整機磨合以及主要性能參數調試驗證的臺架試驗。優化磨合規范并盡量縮短磨合時間。

1 磨合的目的

磨合，是指摩擦表面性質從初始狀態過渡到使用狀態的過程，優質磨合運轉完成的標準是：①消除摩擦表面在機械加工中造成的微觀不平度，使其迅速達到鏡面光滑的狀態，摩擦系數減小很多，以減少咬合傾向；②齒輪嚙合處接觸點變的均勻，形成連續油膜；③使柴油機迅速進入良好的工作狀態，以便正式投入使用；④消除活塞環與氣缸工作壁面間因預緊變形，熱變形和加工制造誤差而存在的有害間隙；⑤使活塞環的工作面盡快形成于氣缸壁面配合良好的桶形剖面，以便工作時具有理想的楔形油膜；⑥全面考核和檢查柴油機加工，裝配質量。

2 磨合不當的后果

發動機出廠前的磨合過程是很重要的，若磨合規范設計不當，在磨合階段容易發生拉缸，拉瓦故障。并且磨合完后達不到標定工況下的各項性能指標。

優化磨合規范的目的就是在最短的時間達到預期的磨合目標，并且不會出現由于以下原因造成的拉缸，拉瓦現象。①活塞環與氣缸壁，軸瓦與軸之間單位面積上承受壓力過高。當承受壓力超過其表面的油膜強度時，就會出現金屬間的直接接觸，形成干摩擦，增加柴油機的咬合傾向，產生拉缸，拉瓦故障。②活塞環與環槽的溫度偏高。溫度過高會引起環與缸壁間的潤滑油膜變薄，承壓能力降低，嚴重時油膜破壞或者潤滑油膠結，活塞環被粘結在槽道內形成死環從而失去密封效果。③潤滑條件惡劣。由于活塞環溫度較高，活塞環與缸壁之間的單位承受壓力過大，活塞環與氣缸壁配合面未形成良好的桶形剖面，尤其是當柴油機在低速低負荷下磨合時，燃油霧化不良導致燃燒不充分沒多余的燃油將潤滑油稀釋。④工作面粗糙度較高，且滑合面的磨粒大而硬，有促使咬合的傾向。容易出現拉缸，拉瓦現象。⑤柴油機零部件加工、裝配質量不合格。

3 磨合過程分析

通常，機器或零件的摩擦副從投入運行到破壞都要經歷3個階段，即磨合階段、穩定磨損階段、劇烈磨損階段，并表現出不同的磨損特征。這3個階段的磨損規律一般用磨損

量W-時間t和磨損率-時間t的關系曲線表述。

磨損過程的3個階段都是不穩定的，不適當的磨合或者非正常的磨損工況都會導致發動機零件劇烈磨損階段更快的出現，從而導致發動機早期磨損失效。在磨合階段，加工未經摩擦的零件表面會產生一定的表面粗糙度和比較尖銳的微凸體尖鋒，或者是由于加工和裝配質量不合格，使活塞環與氣缸壁之間的接觸表面貼合間隙過大，從而難以形成穩定的油膜。因此在磨合階段，摩擦副表面的磨損量將會迅速增加，并達到較高的磨損率；而隨著磨合階段的結束，微凸體不斷被磨平，活塞環與缸壁之間的接觸面積不斷增大，而單位面積的接觸壓力卻隨之減小；同時通過一定的磨損之后，摩擦副的間隙趨于均勻，建立起油膜，即進一步向完全流體動力潤滑過渡；于是磨損率也隨之減小，逐步過渡到穩定磨損階段。磨合階段過分輕微的磨合條件，例如過低的速度或者過小的載荷，甚至使用含有減磨作用添加劑的潤滑磨合油都會延長磨合期，造成發動機遲遲不能投入正常運行。反之，如磨合階段太短，未達到充分磨合的磨合質量的要求，便會造成機器的早期磨損。因此磨合階段應受到監控，以免造成過度的磨損或磨合不夠的情況的產生。

由摩擦學磨損過程的綜合解析模型，磨損率可由式（1）表達：

（1）

式中為磨損速率；W為磨損量，W可用重量、長度、磨粒數、磨粒成份濃度等表征；t為磨損時間，也可用磨損距離表示；i為摩擦副表面的形貌、硬度、形狀間隙、潤滑劑（包括粘度、添加劑等）、磨粒形貌等參數的影響效果；P為載荷工況的影響效果；為速度工況的影響效果；為溫度工況的影響效果；分別為載荷工況、速度工況、溫度工況的影響效果的二次相互作用；為上述影響效果的三次相互作用；（i，J，k）為磨損過程的隨機誤差。由此可知：磨損過程磨損量主要是載荷、速度、溫度、潤滑劑、摩擦副表面狀態以及磨損時間的函數。

4 磨合過程優化研究

為了更好的提高磨合質量縮短磨合時間，近年來出現了一些新的技術措施

（1）光潔加工。在磨合前對柴油機的主要摩擦副進行光潔加工，進一步提高粗糙度精度。主要是指將零件裝在光整機上，使零件和磨料研磨液做強制相對運動形成微切削。提高零件表面粗糙度。

（2）促磨添加劑。磨合初期磨合表面實際接觸面積較小，容易產生高溫高壓。而添加的促磨劑可以產生一種化學反應膜并成微觀滾球狀可以吸附在微觀凹陷處從而降低表面粗糙度。同時這層膜還起到隔離摩擦表面的作用。防止溶結，拉傷，粘結。當磨合到一定階段，化學膜的抗壓強度大于接觸壓力時，化學薄膜便會永久保留。隔離接觸表面的直接接觸，使其成為受控的保護性磨合。這種磨合后形成的表面面積大而且平滑，還有油槽，可以起到儲油的作用。

5 結語

本研究在為合理制定柴油機磨合規范總結了一套科學的、有效的方法的同時，對于柴油機磨合過程的磨損機理的理論和試驗研究作了很有意義的探討。首次提出了柴油機優化的磨合過程應是有序、有控、快速微磨損過程，為制定磨合規范奠定了理論基礎。本研究成功后，因節約燃油、降低能源消耗、縮短試車時間（縮短磨合時問50%～66%）、節約試車設備投資和人力等，為生產單位節約了生產成本，大大提高了生產效率，創造較大的經濟效益，保證了柴油機機油系統清潔度，提高了柴油機的可靠性和壽命，具有較好的社會效益。由于國內柴油機型號多，制造水平相差較大，因此在實際應用時應結合實際情況，對本文提出的方案作一些修改。endprint

【摘 要】 介紹柴油機出廠前的磨合的目的，磨合不良的后果，柴油機磨合過程分析以及柴油機磨合的優化研究。

【關鍵詞】 柴油機 磨合規范 磨合油

柴油機磨合是整機出廠前的關鍵工序。新柴油機零件或重新安裝的零件表面，必然存在微觀和宏觀的幾何缺陷。直接投入使用，會導致柴油機早期磨損甚至失效。磨合時間過長會消耗過多，磨合時間不夠則會影響整機的使用效果。因此柴油機出廠之前必須進行合理整機磨合以及主要性能參數調試驗證的臺架試驗。優化磨合規范并盡量縮短磨合時間。

1 磨合的目的

磨合，是指摩擦表面性質從初始狀態過渡到使用狀態的過程，優質磨合運轉完成的標準是：①消除摩擦表面在機械加工中造成的微觀不平度，使其迅速達到鏡面光滑的狀態，摩擦系數減小很多，以減少咬合傾向；②齒輪嚙合處接觸點變的均勻，形成連續油膜；③使柴油機迅速進入良好的工作狀態，以便正式投入使用；④消除活塞環與氣缸工作壁面間因預緊變形，熱變形和加工制造誤差而存在的有害間隙；⑤使活塞環的工作面盡快形成于氣缸壁面配合良好的桶形剖面，以便工作時具有理想的楔形油膜；⑥全面考核和檢查柴油機加工，裝配質量。

2 磨合不當的后果

發動機出廠前的磨合過程是很重要的，若磨合規范設計不當，在磨合階段容易發生拉缸，拉瓦故障。并且磨合完后達不到標定工況下的各項性能指標。

優化磨合規范的目的就是在最短的時間達到預期的磨合目標，并且不會出現由于以下原因造成的拉缸，拉瓦現象。①活塞環與氣缸壁，軸瓦與軸之間單位面積上承受壓力過高。當承受壓力超過其表面的油膜強度時，就會出現金屬間的直接接觸，形成干摩擦，增加柴油機的咬合傾向，產生拉缸，拉瓦故障。②活塞環與環槽的溫度偏高。溫度過高會引起環與缸壁間的潤滑油膜變薄，承壓能力降低，嚴重時油膜破壞或者潤滑油膠結，活塞環被粘結在槽道內形成死環從而失去密封效果。③潤滑條件惡劣。由于活塞環溫度較高，活塞環與缸壁之間的單位承受壓力過大，活塞環與氣缸壁配合面未形成良好的桶形剖面，尤其是當柴油機在低速低負荷下磨合時，燃油霧化不良導致燃燒不充分沒多余的燃油將潤滑油稀釋。④工作面粗糙度較高，且滑合面的磨粒大而硬，有促使咬合的傾向。容易出現拉缸，拉瓦現象。⑤柴油機零部件加工、裝配質量不合格。

3 磨合過程分析

通常，機器或零件的摩擦副從投入運行到破壞都要經歷3個階段，即磨合階段、穩定磨損階段、劇烈磨損階段，并表現出不同的磨損特征。這3個階段的磨損規律一般用磨損

量W-時間t和磨損率-時間t的關系曲線表述。

磨損過程的3個階段都是不穩定的，不適當的磨合或者非正常的磨損工況都會導致發動機零件劇烈磨損階段更快的出現，從而導致發動機早期磨損失效。在磨合階段，加工未經摩擦的零件表面會產生一定的表面粗糙度和比較尖銳的微凸體尖鋒，或者是由于加工和裝配質量不合格，使活塞環與氣缸壁之間的接觸表面貼合間隙過大，從而難以形成穩定的油膜。因此在磨合階段，摩擦副表面的磨損量將會迅速增加，并達到較高的磨損率；而隨著磨合階段的結束，微凸體不斷被磨平，活塞環與缸壁之間的接觸面積不斷增大，而單位面積的接觸壓力卻隨之減小；同時通過一定的磨損之后，摩擦副的間隙趨于均勻，建立起油膜，即進一步向完全流體動力潤滑過渡；于是磨損率也隨之減小，逐步過渡到穩定磨損階段。磨合階段過分輕微的磨合條件，例如過低的速度或者過小的載荷，甚至使用含有減磨作用添加劑的潤滑磨合油都會延長磨合期，造成發動機遲遲不能投入正常運行。反之，如磨合階段太短，未達到充分磨合的磨合質量的要求，便會造成機器的早期磨損。因此磨合階段應受到監控，以免造成過度的磨損或磨合不夠的情況的產生。

由摩擦學磨損過程的綜合解析模型，磨損率可由式（1）表達：

（1）

式中為磨損速率；W為磨損量，W可用重量、長度、磨粒數、磨粒成份濃度等表征；t為磨損時間，也可用磨損距離表示；i為摩擦副表面的形貌、硬度、形狀間隙、潤滑劑（包括粘度、添加劑等）、磨粒形貌等參數的影響效果；P為載荷工況的影響效果；為速度工況的影響效果；為溫度工況的影響效果；分別為載荷工況、速度工況、溫度工況的影響效果的二次相互作用；為上述影響效果的三次相互作用；（i，J，k）為磨損過程的隨機誤差。由此可知：磨損過程磨損量主要是載荷、速度、溫度、潤滑劑、摩擦副表面狀態以及磨損時間的函數。

4 磨合過程優化研究

為了更好的提高磨合質量縮短磨合時間，近年來出現了一些新的技術措施

（1）光潔加工。在磨合前對柴油機的主要摩擦副進行光潔加工，進一步提高粗糙度精度。主要是指將零件裝在光整機上，使零件和磨料研磨液做強制相對運動形成微切削。提高零件表面粗糙度。

（2）促磨添加劑。磨合初期磨合表面實際接觸面積較小，容易產生高溫高壓。而添加的促磨劑可以產生一種化學反應膜并成微觀滾球狀可以吸附在微觀凹陷處從而降低表面粗糙度。同時這層膜還起到隔離摩擦表面的作用。防止溶結，拉傷，粘結。當磨合到一定階段，化學膜的抗壓強度大于接觸壓力時，化學薄膜便會永久保留。隔離接觸表面的直接接觸，使其成為受控的保護性磨合。這種磨合后形成的表面面積大而且平滑，還有油槽，可以起到儲油的作用。

5 結語

本研究在為合理制定柴油機磨合規范總結了一套科學的、有效的方法的同時，對于柴油機磨合過程的磨損機理的理論和試驗研究作了很有意義的探討。首次提出了柴油機優化的磨合過程應是有序、有控、快速微磨損過程，為制定磨合規范奠定了理論基礎。本研究成功后，因節約燃油、降低能源消耗、縮短試車時間（縮短磨合時問50%～66%）、節約試車設備投資和人力等，為生產單位節約了生產成本，大大提高了生產效率，創造較大的經濟效益，保證了柴油機機油系統清潔度，提高了柴油機的可靠性和壽命，具有較好的社會效益。由于國內柴油機型號多，制造水平相差較大，因此在實際應用時應結合實際情況，對本文提出的方案作一些修改。endprint