柴油機(jī)排滑油故障原因分析排查與改進(jìn)措施

王林英，孟繁強(qiáng)

(1.91202部隊(duì),遼寧 葫蘆島 125000；2.4808工廠 威海修船廠, 山東 威海 264200)

柴油機(jī)排滑油故障原因分析排查與改進(jìn)措施

王林英1，孟繁強(qiáng)2

(1.91202部隊(duì),遼寧 葫蘆島 125000；2.4808工廠 威海修船廠, 山東 威海 264200)

某型柴油機(jī)由于原裝配件斷供，修理后出現(xiàn)排滑油故障，經(jīng)過勘驗(yàn)排查、原因分析、配件檢測和試驗(yàn)對(duì)比，找到了問題癥結(jié)，提出了可行的解決措施，排除了故障，并對(duì)今后的修理提出了指導(dǎo)性意見。

柴油機(jī)；排滑油；原因分析；措施

柴油機(jī)排滑油是指由曲軸連桿運(yùn)動(dòng)而飛濺到汽缸內(nèi)壁上的滑油，其在活塞環(huán)作用下竄入汽缸上部燃燒室，產(chǎn)生燃燒或直接排出汽缸外。近幾年，某型柴油機(jī)，由于停產(chǎn)斷線多年原裝配件用盡，修理中采用各仿制配件越來越多，使得修理后出現(xiàn)了排滑油故障。

柴油機(jī)排滑油的危害絕不僅僅是消耗了更多的滑油，過量的滑油在汽缸內(nèi)燃燒，容易形成積碳，導(dǎo)致活塞環(huán)卡死，嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生拉缸故障；滑油在汽缸內(nèi)不規(guī)則燃燒導(dǎo)致柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；滑油排到排煙管內(nèi)會(huì)引起燃燒“放炮”，如果排到舷外將污染周圍水域。

1 故障現(xiàn)象和特征

修理后的柴油機(jī)在空車和帶負(fù)荷加速時(shí)冒藍(lán)煙較多，排煙附著滑油排出，海面上可以看到有較多油花。

空車或前進(jìn)一時(shí)，滑油在汽缸或排煙管內(nèi)間隙性著火，發(fā)出類似放炮的聲音，俗稱“放炮”，并冒出一股一股的藍(lán)黑煙。主機(jī)空車“放炮”時(shí)，有時(shí)還會(huì)伴隨著轉(zhuǎn)速不穩(wěn)和其它故障。

2 故障勘查

為了解決該型機(jī)排滑油問題，決定分解1臺(tái)剛剛經(jīng)過修理的故障機(jī)，對(duì)其進(jìn)行全面勘查，包括抽活塞和汽缸體檢查。分解勘查發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)問題。

1)缸套內(nèi)徑尺寸扁度偏大。測量汽缸套裝在汽缸體內(nèi)的內(nèi)徑尺寸，發(fā)現(xiàn)在缸套膠圈部位，汽缸套內(nèi)徑尺寸在連桿擺動(dòng)方向(橫向)尺寸大，與之成90 °方向(縱向)尺寸小，扁度0.10～0.15 mm。查本次修理安裝記錄，無論是自由尺寸還是裝入汽缸體內(nèi)的尺寸，汽缸套扁度均小于0.03 mm。

2)汽缸體上下承裝孔尺寸偏大。檢測汽缸體上下承裝孔尺寸，上承裝孔平均值D195.21 mm，下承裝孔平均值D194.23 mm。比圖紙要求尺寸偏大0.12～0.14 mm。

3)汽缸套膠圈不符合圖紙要求，因?yàn)樵b缸套膠圈采購困難，實(shí)際采用重12V180型機(jī)汽缸套膠圈代替。該膠圈為橢圓形，材料是天然橡膠，肖氏硬度60°±5°。而原裝膠圈是矩形，材料為丁晴橡膠，肖氏硬度67°±5°。2種膠圈形狀、尺寸、材料和性能都不相同。

4)活塞環(huán)開口位置。檢查發(fā)現(xiàn)其中有2個(gè)缸活塞環(huán)開口位置趨于一致。該活塞環(huán)安裝時(shí)要求環(huán)與環(huán)之間開口位置錯(cuò)開120°。

5)活塞環(huán)。活塞環(huán)共4道，上2道氣環(huán)為梯形環(huán)，材料為65Mn鋼，外工作面鍍鉻，下2道油環(huán)為錐面環(huán)，材料為鑄鐵，外工作面鍍錫。由于該型機(jī)早已停產(chǎn)斷線，目前市場上能采購到的有3種活塞環(huán)，都不是原裝活塞環(huán)，且查不到生產(chǎn)廠家，故障機(jī)使用的是其中一種。活塞環(huán)尺寸檢查基本符合圖紙要求，但其細(xì)節(jié)和制造工藝的差異采用常規(guī)檢驗(yàn)是查不出來的。

6)其他情況。檢測氣閥與導(dǎo)管間隙符合要求，氣閥氣密性符合要求；檢測汽缸套內(nèi)徑自由尺寸都符合修換標(biāo)準(zhǔn)要求，有一半內(nèi)徑≤180.10 mm，另有一半內(nèi)徑在180.10～180.15 mm之間。增壓器傳動(dòng)軸密封環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，無泄漏。

3 原因分析

分析該主機(jī)排滑油故障與工作時(shí)汽缸套扁度、汽缸套內(nèi)徑尺寸和活塞環(huán)等有關(guān)，其中活塞環(huán)和汽缸套內(nèi)徑扁度偏大是主要原因。

1)活塞環(huán)。活塞環(huán)油環(huán)主要功能是：向上運(yùn)動(dòng)時(shí)布油，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)刮油。因?yàn)椴皇窃b環(huán)，其材料、彈性、錐面角度等與圖紙規(guī)定要求有差異，可能會(huì)使刮油性能下降。另一個(gè)原因是個(gè)別活塞環(huán)工作一段時(shí)間后開口位置變一致，滑油能順利通過開口處漏入到燃燒室。這個(gè)問題成因較復(fù)雜，沒有規(guī)律可循，分析認(rèn)為與活塞環(huán)本身和汽缸套扁度有較大關(guān)系。

2)汽缸套扁度。該機(jī)汽缸套為鋼制薄壁缸套，容易發(fā)生變形。當(dāng)汽缸體承裝孔尺寸偏大后，加上汽缸套膠圈硬度及尺寸不符合圖紙，不能有效制約汽缸套變形。柴油機(jī)工作時(shí)在活塞側(cè)推力的作用下，汽缸套膠圈發(fā)生蠕動(dòng)，使膠圈在橫向截面尺寸變小，縱向截面尺寸變大，促使汽缸套產(chǎn)生變形，使扁度達(dá)到0.10～0.15 mm。由于汽缸套內(nèi)徑存在較大扁度，活塞環(huán)不能有效密封，滑油漏入燃燒室。修理中為了清理汽缸體承裝孔銹蝕，修理者用砂紙、刮刀或紙砂輪打磨刮拂承裝孔，隨著修理次數(shù)增加，承裝孔尺寸越來越大。

3)汽缸套內(nèi)徑尺寸。隨著工作時(shí)間增長，汽缸套磨損尺寸變大，汽缸套與活塞的配合間隙隨之增大，間隙越大密封性越差，越容易排滑油。該型機(jī)修理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求汽缸套內(nèi)徑尺不大于180.20 mm，實(shí)際控制在不大于180.15 mm。

4 修理對(duì)策與改進(jìn)措施

1)嚴(yán)格控制汽缸體承裝孔尺寸。首先要解決汽缸體承裝孔尺寸偏大的問題，今后該型機(jī)修理中不容許以任何方法打磨承裝孔，可以釆用清潔、清理的方法，不得使承裝孔尺寸變大。修理中要測量記錄承裝孔尺寸，若尺寸大于原始尺寸0.10 mm以上，應(yīng)配裝外徑加大的汽缸套。

2)研制新的汽缸套膠圈。完全按照?qǐng)D紙要求自行研制缸套膠圈。橡膠材料為耐油、耐熱丁晴橡膠(HG-404-66)，膠圈在壓制厚度上應(yīng)留一定余量，然后套在D(188.00±0.10)mm的芯軸上對(duì)外表面進(jìn)行磨削，磨削至標(biāo)準(zhǔn)厚度3.40～3.45 mm,對(duì)應(yīng)的自由厚度是3.75～3.85 mm。如果汽缸體承裝孔尺寸偏大，自由厚度可以增加到3.90～4.00 mm。

3)3種活塞環(huán)對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)市場能采購到的3種活塞環(huán)做對(duì)比試驗(yàn)，從中選出刮油效果好的油環(huán)。方案如下：將A、B、C 3種活塞環(huán)各裝1臺(tái)機(jī)，其中A活塞環(huán)是工廠在用環(huán)，然后上臺(tái)架上按事先擬定的試驗(yàn)大綱進(jìn)行試驗(yàn)，在同等試驗(yàn)條件下，測出各自的滑油消耗量，并觀察排煙濃度，進(jìn)行綜合對(duì)比，其結(jié)果見表1。同時(shí)對(duì)3種活塞環(huán)進(jìn)行檢測對(duì)比，結(jié)果見表2。

表1 活塞環(huán)滑油消耗量和排煙濃度對(duì)比

從試驗(yàn)結(jié)果看，C活塞環(huán)的滑油消耗量和排煙顏色要明顯好于其它活塞環(huán)，A活塞環(huán)次之，B活塞環(huán)最差。而舊環(huán)略好于新環(huán)，說明舊環(huán)比新環(huán)磨合得好。從幾何尺寸檢測結(jié)果看，氣環(huán)中C活塞環(huán)比較好，環(huán)槽側(cè)隙較小,且?guī)缀醪煌腹狻Ｓ铜h(huán)的硬度是活塞環(huán)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，只有C活塞環(huán)符合圖紙要求，A環(huán)活塞和B環(huán)活塞相差甚遠(yuǎn)。其它尺寸各活塞環(huán)相差無幾。

表2 各活塞環(huán)檢測對(duì)比

根據(jù)以上檢測和試驗(yàn)結(jié)果，決定后續(xù)主機(jī)修理全部使用C活塞環(huán)。

4) 其它措施。①如果以上3項(xiàng)措施把排滑油問題解決了，汽缸套內(nèi)徑尺寸可控制到不大于180.15 mm。如果得不徹底解決，汽缸套內(nèi)徑尺寸應(yīng)控制在180.05～180.10 mm；②氣閥導(dǎo)管配合間隙嚴(yán)格掌控，每次鉸配余量盡量小，提高質(zhì)量；③活塞環(huán)安裝嚴(yán)格按照標(biāo)記及工作原理裝配，每道環(huán)開口錯(cuò)開180°；④增壓器傳動(dòng)軸與密封環(huán)修理裝配嚴(yán)格按照工藝執(zhí)行。

5 修理改進(jìn)結(jié)果

后續(xù)8臺(tái)主機(jī)按照上述要求進(jìn)行了修理改進(jìn)，最終主機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和航行試驗(yàn)，8臺(tái)主機(jī)工作良好，排煙顏色正常，排煙管無一例有“放炮”現(xiàn)象，排煙排至舷外水面上基本無油花，主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無波速現(xiàn)象。可以得出以上修理改進(jìn)措施是有效的，故障得到了排除。

但是經(jīng)銷商介紹，市場上C活塞環(huán)存貨也不太多，且廠家早已不生產(chǎn)。如果船東要維持該型機(jī)的修理，建議重新委托一家活塞環(huán)專業(yè)生產(chǎn)廠家，按圖紙和C活塞環(huán)樣品來研制，盡快生產(chǎn)出符合要求、價(jià)格適中的活塞環(huán)，經(jīng)檢測和試用合格后定型。

For lacking of original parts,lubricant discharge happened after repairing.By inquision,analysis,detection and comparison,the crux is found，the solusion is proposed and the fault is removed,which becomes a guidance for some future repair.

diesel engine;lubricant discharge;cause analysis;measure

王林英(1963-)，男，遼寧葫蘆島人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶裝備管理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.03.007

2014-12-24