拖拉機氣缸套磨損特點及影響因素分析

康冰

摘 要：有些新裝配好的柴油機，在運轉初期氣缸套就出現異常磨損，甚至拉缸。了解氣缸套磨損的一般規律和影響因素，對避免氣缸套早期磨損有很重要的意義。

關鍵詞：拖拉機；氣缸套；磨損特點；因素分析

中圖分類號：TK407 文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.055

近10年來，為了提高車輛的經濟性，柴油機一直在不斷強化，提高功率，從而使氣缸套的工作條件進一步惡化。這使得氣缸套的磨損及其改進措施在柴油機的研制、修理中一直是重要的研究內容。氣缸套在磨損過程中受到物理、化學和機械的綜合影響，因此磨損原因和具體的磨損過程是一個較復雜的問題。有些新裝配好的柴油機，在運轉初期就出現異常磨損，甚至拉缸。因此，了解氣缸套磨損的一般規律和影響因素，對避免氣缸套早期磨損有一定的意義。

1 氣缸套磨損特點

氣缸套的磨損，可以根據產生的原因不同大致分為以下3種形式：

（1）磨料磨損。磨料大多數情況下是隨進氣而進入氣缸套的，有的柴油機也可能是從下部由飛濺潤滑油帶入。這時，磨料磨損只在短期內出現，如安裝及修理后的運轉初期。如果進氣系統由于損壞而引起沙礫不斷進入氣缸，就會在較長時間內產生磨料磨損。柴油機若使用了鍍鉻活塞環或氣缸套，其鉻層剝落會引起長期的磨料磨損。從外觀上可觀察到，有這種磨損的缸套內圓工作表面上沿活塞運動方向有均勻平行的直接劃痕，手很容易感覺到，個別大的磨料亦會產生大面積的擦傷。

（2）腐蝕磨損。燃油中的硫在燃燒中會生成二氧化硫和三氧化硫，在有水分存在時就會生成硫酸，從而腐蝕氣缸套。在柴油機低速運轉或冷車啟動時，燃氣中的水蒸氣在缸壁上凝結，或空氣冷卻器內凝聚的小水滴被吹入氣缸內，水分一方面破壞油膜，另一方面，由于凝結在缸壁上的水分的溫度已下降，它從燃氣中吸收三氧化硫，并直接在氣缸壁上形成硫酸，腐蝕氣缸壁。尤其是潤滑油不足時，硫酸直接與金屬接觸，大大加速了腐蝕進程。而被腐蝕表面有較疏松的細小洞穴，使得抗磨損性能大大下降，磨損加速。同時，腐蝕產物又是磨料，更加劇了磨料磨損。

（3）黏著磨損。在高溫高壓下，活塞環與氣缸套之間的油膜極易破裂，實際上它們是在邊界摩擦甚至干摩擦下工作，此時，摩擦副某些部位金屬直接接觸，滑動時，使摩擦表面拉出溝槽，同時產生大量的熱，缺乏足夠的潤滑油，摩擦熱散發不出去，接觸點的溫度上升，在接觸點可能產生焊合。繼續滑動時，黏著點被撕破，同時使一個表面的材料轉移到另一個摩擦表面上。在摩擦副表面接觸點上，黏著材料轉移的過程是反復進行的，有些微粒就從表面上脫落下來形成磨屑。所以黏著磨損的過程可描述為：摩擦表面相對滑動時，黏著點被剪切，一個摩擦表面金屬材料黏附在另一個摩擦表面上，形成了材料的轉移。再黏著，再剪切，最后摩擦表面破壞并剝落形成磨屑。黏著磨損是當物體表面相對運動時，其表面因焊合作用的結果，造成接觸表面金屬損失的過程。表面的特征是錐形坑、魚鱗凹坑、拉傷等。

與前兩種磨損形式相比，黏著磨損是一種破壞性更大的異常磨損，即通常所謂的“拉缸”。

以上三種磨損形式一般情況下是同時存在并相互影響的，但在一定條件下，總有一種磨損占主要地位。要解決磨損問題，則首先要鑒別磨損形式，找出影響磨損的因素。

2 氣缸磨損影響因素

（1）結構設計。改善氣缸磨損狀況的結構有：合理設計臺肩，以減少因擰緊氣缸蓋螺栓而引起的氣缸套變形。氣缸套變形而引起的竄油、漏氣、潤滑油污染等，將大大加劇磨損；合理設計冷卻水道，以降低二沖程柴油機排氣口間筋部的表面溫度；在保證獲得適宜的冷卻溫度前提下，盡量增加氣缸套的厚度，以增加其剛度。

（2）潤滑油質量。潤滑油的性能直接影響到氣缸套的磨損。如使用的燃油中含硫量較高時，采用堿性潤滑油能中和酸性，降低酸蝕，減少磨損。此外，潤滑油的污染對缸套磨損的影響更為突出。當其中混入機械雜質或沙粒、積碳等雜質時，勢必增加了氣缸套的磨粒磨損。

（3）發動機溫度。冷卻系統工作不良，出現發動機工作溫度過高或過低，均會加劇氣缸套磨損。如發動機冷卻水的溫度較低，使燃燒室溫度過低，燃油燃燒不充分，積碳增加，形成磨粒磨損；如果冷卻水的溫度過高，會導致機油變稀或變質而失去潤滑油的減磨、冷卻的作用。

（4）柴油機裝配質量。根據經驗，氣缸套總磨損量的1/3是由于間隙不對、裝配不正所引起的。氣缸套與活塞的間隙越大，磨損越大。而氣缸套與活塞的軸線不重合，甚至產生偏斜，將使潤滑情況惡化，磨損加劇，嚴重時易引起嚴重的擦傷及拉缸。活塞銷與活塞裝配過緊，熱膨脹后，使活塞銷孔周圍厚壁處變形大，則銷孔處的活塞裙部與缸壁間隙變小或消失，破壞了油膜。同時，使活塞銷兩端的水套容積變小，此處溫升較高，增加了活塞銷孔處的膨脹量，導致拉缸。

（5）柴油機修理質量。氣缸鏜磨偏移，曲軸彎曲和連桿軸承平行度超限等，均會使活塞在氣缸運行中靠偏，則局部油膜遭破壞而形成干摩擦，造成氣缸套的磨損加劇。

（6）柴油機的工作狀況。也是影響缸套磨損的重要因素，如頻繁倒車，長期冷車啟動，超負荷運行或長期低負荷運行，加載太快等等，均會使磨損加劇。