柴油機拉缸現象及分析

1黑龍江省航務勘察設計院 黑龍江哈爾濱 150001；

2黑龍江省航運救撈站 黑龍江哈爾濱 150001

摘要：主要介紹了柴油機拉缸現象及其產生的機理、影響因素、預防措施等情況。

關鍵詞：柴油機拉缸；機理；對策

拉缸是柴油機一種不為常見的故障，它是發動機活塞與缸套之間或活塞環與缸套之間發生的一種嚴重磨損損傷，屬于粘著磨損的一種。拉缸產生磨損量很大，可達正常磨損的幾十倍之多。拉缸一般多發生在柴油機試車磨合階段，在正常工作時也偶有發生。

1 拉缸表象

1.1 聲音-異常。柴油機振動突然加劇，有嗒嗒嗒或吭吭吭地異常聲響。

1.2 溫度-異常。排氣、冷卻水及潤滑油溫度都有明顯升高。

1.3 排煙-異常。打開曲軸箱蓋板等地方出現冒白煙或黑煙現象。

1.4 轉速-不穩。常表現為轉速自動下降，嚴重時可使柴油機停車，此時氣缸可能咬死。

柴油機拉缸后，在氣缸表面可發現其表面有片狀或條狀蘭色條紋，并形成一定面積的拉毛，其表面硬度比原基體組織有所增高，這是由于在拉缸瞬間產生的局部高溫引起奧氏體轉變而形成的。值得說明的是，氣缸產生磨粒磨損時其表面也會產生拉傷條紋，但其顏色仍與原基體組織相同。

2 柴油機產生拉缸的機理

中小型柴油機，氣缸壁與活塞之間的潤滑是靠飛濺來實現的，工作條件不夠理想，故有時不能形成油膜保護其摩擦表面，易產生干摩擦。由于摩擦副表面的高速運動，又產生很高的摩擦熱，這種熱量積累使其局部溫升高，當達到金屬熔點時，在兩接觸處產生金屬顯微熔接，相當于焊熔在一起。因活塞運動又會被該力拉開隨之冷卻，這樣就出現了一個表面的材料轉移粘附在另一滑動面上，形成堅硬層或脫落為磨料。若形成的是堅硬層時，其表面的粗糙組織會繼續刮傷其摩擦表面，使拉傷范圍繼續擴大，深度也加深，當發展一定程度時至使柴油機停車，兩摩擦表面金屬燒熔到一起，就形成咬缸現象。

拉缸從金屬微觀形態上分析，可認為是摩擦副雙方原子鍵的熔接和分離過程。如果摩擦副之間沒有產生油膜，勢必發生金屬與金屬直接接觸，在界面上會形成粘著結點。當摩擦副運動時，這種原子鍵的聯接又會脫開，其結果使材料從一方轉移到另一方上去，形成材料轉移過程，在這個過程中常常也會形成磨粒脫落。拉缸實質就是這種粘著磨損發展到比較嚴重的結果。

3 影響拉缸的幾方面因素

影響柴油發動機拉缸的因素很復雜，其根本原因是潤滑不良和局部載荷過大等問題，因此，影響因素主要概括為以下幾個方面。

3.1潤滑情況的影響

活塞頭部溫度很高，油膜易被燒損。若刮油環刮油作用過甚，也會使表面難以形成油膜導致干摩擦。故有些刮油環上開有縱向槽，保證刮油不過量，可有效防止拉缸現象。

3.2工作條件的影響

柴油機在磨合期磨合質量對拉缸產生有很大關系，未經磨合或磨合不好時，其磨合表面沒有形成有利的工作狀態，此時若投入全負荷工作易產生拉缸；經過磨合的氣缸，當工況變化過于劇烈：如處于低速空載時加載到滿負荷的時間過于短促，也易引起拉缸；柴油機在散熱不良或缺水狀態下工作時，當氣缸工作產生的熱量多于散出的熱量時，熱平衡被破壞，溫升加快，溫度增高，氣缸表面油膜燒壞而產生拉缸；在裝配柴油機時，若活塞與缸壁間隙過小或活塞連桿組件的對中性不好時，均易產生摩擦熱繼而形成拉缸。

3.3材質及結構設計方面的因素

發動機氣缸套的材質對拉缸的產生有直接的關系，據研究如基體鐵素體過多時易產生拉缸。在結構設計方面，如氣缸及活塞的剛性主要影響在瞬時沖擊力作用下其裙部與缸套的接觸狀態，特別是在長期高負荷工況下工作，活塞處于高溫膨脹狀態，其受熱變形后的輪廓形狀及此時與缸套的配合情況更為重要。

4 拉缸的應急處理及預防對策

柴油機在使用過程中對有經驗的操作者來說，可根據拉缸的種種跡象采取應急措施。一般正確的操作方法是：先減速運行，然后逐漸卸去負荷，再過渡到停車狀態。停車后還應在未完全冷卻前盤一兩次車，防止氣缸被咬死。

根據前面分析影響拉缸的各種因素，也不難找出預防拉缸的措施。

4.1對大修后的發動機一定要正確履行磨合工藝，其中包括冷磨合、空載熱磨合等等，這對預防拉缸和防止過快磨損、延長柴油機使用壽命都有重要的意義。

4.2要注意保證柴油機的潤滑及冷卻。在潤滑方面應注意定期更換潤滑油并保證一定的液面高度。注意檢查刮油環的情況，從而保證能在缸壁上形成油膜。在冷卻方面應注意清理冷卻系統中的污垢，保證冷卻效果良好。

4.3在維修裝配時除要檢查缸壁間隙外，還應檢查活塞在氣缸中的對中性，防止由于活塞的傾斜而拉傷缸壁。

4.4如果條件允許，也可采取一些表面處理工藝。

4.4.1經磷化處理的缸套，由于表面形成一層較軟的多孔性的保護膜，這種膜具有良好的吸附能力，良好的貯油性及工作時的自潤性，提高了發動機磨合效果及抗拉缸能力。

4.4.2高磷合金鑄鐵缸套，在澆鑄時由于內壁冷卻速度較慢，往往析出較粗大的石墨，石墨剝落后形成針孔狀，這種多孔性有利于表面的自潤能力，有利于提高抗拉缸能力。氣缸套有時采用多孔性鍍鉻也是出于同樣目的。