拖拉機(jī)汽缸套磨損特征及影響因素分析

陳立艷

摘 要：就拖拉機(jī)汽缸套磨損特征進(jìn)行了分析，指出了形成不規(guī)則磨損的原因，分析了影響缸套加速磨損的原因，以便使用時(shí)注意預(yù)防，以減少汽缸套的磨損，延長(zhǎng)拖拉機(jī)使用壽命。

關(guān)鍵詞：拖拉機(jī)；汽缸套；磨損特征；影響因素

中圖分類號(hào)：S219.07文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.03.053

缸套、活塞環(huán)是柴油機(jī)中最為關(guān)鍵的一對(duì)摩擦副，其決定著柴油機(jī)的工作效率和使用壽命。因此，操作者必須了解柴油機(jī)汽缸套磨損特征和影響缸套加速磨損的因素，以便采取有效的預(yù)防措施，延長(zhǎng)其使用壽命，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳技術(shù)狀態(tài)下工作。

1 缸套的磨損特征分析

缸套工作表面在活塞環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的區(qū)間內(nèi)磨損大且不均勻，上部磨損最大，往下逐漸減小。沿軸向形成不規(guī)則的錐形。缸套上口不與活塞環(huán)接觸處沒有磨損。活塞在上止點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)處磨損最大。沒有磨損處對(duì)磨損最大處呈現(xiàn)出明顯的臺(tái)階。這是粗略檢驗(yàn)時(shí)，最能說明缸套是否磨損嚴(yán)重的最佳選擇部位。缸套橫斷面的磨損也是不均勻的，沿徑向形成不規(guī)則的橢圓形。長(zhǎng)軸垂直于曲軸，短軸平行于曲軸，長(zhǎng)、短軸交點(diǎn)稍偏于最大壓力一側(cè)。

形成不規(guī)則錐形的原因： （1）由于第一道活塞環(huán)距燃燒室最近，燃燒氣體首先竄進(jìn)第一環(huán)的背部，背壓最高，使第一環(huán)對(duì)缸壁的壓力最高。 （2）由于高溫、高壓作用和距油底殼最遠(yuǎn)，使第一環(huán)與缸壁相對(duì)處不易形成油膜，產(chǎn)生半干（邊界）摩擦，潤(rùn)滑條件最差。（3）空氣濾清器的技術(shù)狀態(tài)再好，空氣帶入磨粒也是不可避免的；燃燒過程再正常，燃燒產(chǎn)生積碳也是不可避免的，使第一環(huán)與缸壁對(duì)應(yīng)處受空氣帶入磨粒和燃燒產(chǎn)生積碳的影響最大。

形成不規(guī)則橢圓形的原因：主要與缸套工作的冷卻條件、活塞與缸套的熱變形及側(cè)壓力等因素有關(guān)。柴油機(jī)工作時(shí)，活塞作用在缸壁上的側(cè)壓力，使缸壁在垂直于曲軸方向磨損最大，平行于曲軸方向磨損最小。當(dāng)然，缸體、曲軸和連桿變形，缸套與曲軸連桿軸頸兩中心線垂直度超限，連桿襯套與連桿軸瓦兩孔中心線平行度超限，也會(huì)造成缸壁在平行于曲軸方向磨損較大。

2 影響缸套加速磨損的因素

（1）啟動(dòng)方面。啟動(dòng)頻繁，尤其是冬季冷車啟動(dòng)、強(qiáng)制牽引啟動(dòng)和溜坡啟動(dòng)頻繁。冷車啟動(dòng)，缸套磨損速度約為正常工作時(shí)的3～5倍。啟動(dòng)操作不正確，預(yù)熱時(shí)提前供油，啟動(dòng)時(shí)“油門”過大。這樣不但浪費(fèi)柴油，影響預(yù)熱，而且會(huì)沖淡活塞與缸壁間油膜。

（2）負(fù)荷方面。經(jīng)常超負(fù)荷，柴油機(jī)水溫和油溫過低時(shí)，活塞與汽缸之間的潤(rùn)滑油膜形成不好，柴油機(jī)就進(jìn)入負(fù)荷、全負(fù)荷，甚至超負(fù)荷狀態(tài)，極易造成汽缸磨損。有實(shí)驗(yàn)證明，水溫在30 ℃以下時(shí)，進(jìn)入全負(fù)荷狀態(tài)的磨損速度約為水溫正常時(shí)的5～7倍。

（3）空氣方面。發(fā)動(dòng)機(jī)每燃燒1 L燃油，大約需要通過空氣濾清器吸入9000 L空氣，空氣濾清器的作用是防止空氣中的懸浮顆粒物進(jìn)入汽缸，造成汽缸磨損。如果進(jìn)氣管與空氣濾清器連接軟管接合不嚴(yán)，空氣不經(jīng)過濾直接進(jìn)入汽缸；濾芯長(zhǎng)期不清理也會(huì)降低空氣濾清效果，導(dǎo)致汽缸磨損。

（4）潤(rùn)滑方面。因潤(rùn)滑系統(tǒng)故障，導(dǎo)致機(jī)油壓力低，機(jī)油量少，或沒有及時(shí)更換機(jī)油或疏忽了機(jī)油濾清器的保養(yǎng)，導(dǎo)致活塞與汽缸套間的油膜遭到破壞，引起活塞環(huán)與缸套的直接接觸，而產(chǎn)生劇烈干摩擦，干摩擦使零件表面溫度急劇升高。這種不正常高溫使摩擦副間潤(rùn)滑條件進(jìn)一步惡化，造成摩擦副局部熔化粘結(jié)，當(dāng)零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)便會(huì)產(chǎn)生粘著磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成條狀拉痕及擦傷而形成拉缸。

（5）燃油方面。柴油牌號(hào)選擇不符合季節(jié)要求，造成柴油結(jié)蠟堵塞噴油器，使其霧化不良而形成積碳，或機(jī)油進(jìn)入燃燒室發(fā)生不完全燃燒而形成積碳，或氣門漏氣使柴油不能完全燃燒形成積碳，積碳成為磨料粒子造成汽缸磨損。

（6）冷卻方面。冷卻系有故障，使柴油機(jī)過熱或過冷。柴油機(jī)過熱，會(huì)破壞運(yùn)動(dòng)件的正常配合間隙，也易導(dǎo)致潤(rùn)滑油失效，加速汽缸套的磨損。柴油機(jī)過冷，進(jìn)入汽缸的混合氣溫度太低品質(zhì)差，燃燒生成物中的水蒸氣易凝結(jié)成水而與酸性氣體形成酸類，加重了對(duì)機(jī)體和零件的侵蝕作用。汽缸中未汽化的燃油會(huì)沖刷和稀釋汽缸表面上的油膜，使零件磨損加劇。

（7）未進(jìn)行磨合試運(yùn)轉(zhuǎn)。新的或大修后的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于某些零部件表面存在著微觀不平度，初運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生嵌合作用。如果直接投入負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，表面接觸點(diǎn)在巨大的集中載荷作用下，將產(chǎn)生劇烈的磨損，有些接觸點(diǎn)甚至產(chǎn)生抓粘，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)拉缸事故。

（8）其它方面。缸體、曲軸和連桿變形，出現(xiàn)偏缸，裝配調(diào)整不正確，長(zhǎng)時(shí)間怠速空轉(zhuǎn)，以及新的或經(jīng)大修的柴油機(jī)不磨合或不按規(guī)范進(jìn)行磨合等。

3 缸套磨損診斷

（1）汽缸壓縮力降低，在不減壓的情況下，搖轉(zhuǎn)曲軸省力。曲軸轉(zhuǎn)至接近壓縮行程上止點(diǎn)時(shí)，從曲軸箱加油口可聽到漏氣聲。柴油機(jī)工作時(shí)，下排氣增大，也可能竄機(jī)油。

（2）不僅因內(nèi)漏損失增多使壓縮空氣減少，而且使柴油顆粒與壓縮空氣混合不充分，導(dǎo)致柴油燃燒不完全，功率下降，油耗上升，啟動(dòng)性能、負(fù)荷性能和加速性能變壞。

（3）柴油機(jī)冷車剛啟動(dòng)后，怠速空轉(zhuǎn)時(shí)，有橫向敲擊聲，隨著溫度升高，敲擊聲雖減小但不顯著。活塞環(huán)咬死、斷裂、對(duì)口，在加油口也可聽到“哧哧”的漏氣聲，但無橫向敲擊。氣門關(guān)閉不嚴(yán)、缸墊損壞，搖轉(zhuǎn)曲軸也省力，但加油口無“哧哧”的漏氣聲；而且氣門關(guān)閉不嚴(yán)，從空氣濾清器或排氣管可聽到“哧哧”的漏氣聲。缸墊損壞水溫易過高，轟“油門”時(shí)，水箱中有氣泡，甚至出現(xiàn)水花。