柴油機汽缸套的磨損及提高壽命的途徑

包丹丹

摘 要：汽缸套是決定柴油機使用壽命的關鍵零件之一。通過對柴油機汽缸套磨損特點的分析，提出了預防汽缸套早期磨損，延長其使用壽命的措施。

關鍵詞：柴油機；汽缸套；磨損

中圖分類號：S21907 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.09.047

汽缸套是決定柴油機使用壽命的關鍵零件之一。其主要功用有三：一是汽缸內壁與活塞頂、汽缸蓋底面共同構成燃燒室；二是做活塞往復運動的導向面；三是向空氣或冷卻水傳遞一部分熱量，以保證活塞組件在高溫高壓環境中正常地工作。汽缸的潤滑條件差，形成油膜困難，在使用中磨損較快，尤其是上止點附近區域。汽缸是柴油機的易損件，損壞的主要方式是磨損。汽缸磨損后，會導致發動機技術狀態變差，發動機是否需要進行大修，主要看汽缸的磨損程度。汽缸的自然磨損是無法阻止的，但汽缸的非正常磨損，即早期磨損是可以避免和預防的。

1 磨損特點

1.1 汽缸磨損成錐形和橢圓形的原因

（1）正常磨損。指在高溫、高壓正常工作條件下活塞環對汽缸壁的摩擦磨損。 工作行程時，活塞環由于受高壓燃燒氣體的作用，對汽缸壁產生很大的壓力，特別是第一道壓縮環所對應的缸壁表面承受壓力最大，以下依次減小。由于高壓的作用使缸壁上的潤滑油膜變薄，甚至破壞。而高溫又使油膜難以形成，甚至將部分油膜燒掉。因此，在這樣不良的潤滑條件下，汽缸與活塞環工作表面之間幾乎處于半干摩擦狀況，造成機械磨損。由于活塞在上止點時，第一道壓縮環所對應的汽缸壁受上述影響最大，所以此處缸壁的磨損也就最為嚴重。

（2）磨料磨損?？諝庵械膲m土及潤滑油中的機械雜質如沙粒及機器磨損產物，以及積碳等硬的磨料物質，進入汽缸與活塞、活塞環配合表面之后，當活塞組在汽缸中作高速往復運動時，就會造成磨料磨損。這些磨料在汽缸上部時其棱角最鋒利，因而使汽缸上部磨損較大。

（3）電化學腐蝕。在燃燒過程中，所生成的各種氧化物、碳氫化合物，遇到水蒸氣則形成酸性物質——硫酸、硝酸、碳酸及有機酸，對缸壁起腐蝕作用。酸性物質的產生與汽缸溫度有關，當汽缸壁溫度低于140 ℃時（相當于冷卻水的溫度80～85 ℃），水蒸氣易凝結并與燃燒產物作用生成酸性物質。

1.2 汽缸沿圓周方向產生橢圓形

汽缸形成橢圓形的原因是多方面的，也是比較復雜的。但總的來講，主要是與汽缸的冷卻條件、汽缸與活塞受熱變形以及側壓力等影響因素有關。實踐中通常發現多缸發動機的第一缸往往磨損較大，就是因為第一缸要比其他缸冷卻條件好，工作溫度低，受電化學腐蝕較重的緣故。同理，因為汽缸結構特點，使缸壁四周冷卻有所差異，一般是汽缸左右兩側要比前后兩側冷卻條件好，因而汽缸左右兩側磨損較大些。又如在工作行程或壓縮行程時，由于側壓力的影響使缸壁左右方向磨損較大，當曲軸彎曲，或連桿軸頸、主軸頸、活塞銷軸心線間不平行時，則會造成汽缸在前后方向磨損較大。如上所述都會使汽缸在圓周方向磨損不均勻。此外，由于連桿變形，連桿軸頸不柱度過大，或汽缸與活塞連桿組安裝時不符合技術要求等原因，不僅會造成汽缸偏磨，產生橢圓或其他奇特形狀，而且使汽缸磨損加劇。

2 提高缸套使用壽命的措施

提高缸套壽命的途徑有二：一是改變材質和進行表面強化，提高硬度增強耐磨性；二是在使用中采取防腐減磨措施，延長使用壽命。具體措施如下：

（1）嚴格選擇機油。汽缸套采用的是飛濺潤滑方式，通過曲軸在曲軸箱內轉動時不斷把潤滑油濺起，濺到汽缸壁上形成潤滑油膜，因此其潤滑環境特別是汽缸上部的潤滑環境十分惡劣，只有保證潤滑油的數量、質量和足夠的壓力，才能保證汽缸有良好的潤滑。因此，要嚴格按季節和發動機性能要求選用最佳黏度值的潤滑油。經常檢查，及時補給，并定期更換，防止潤滑油變質造成潤滑不良。另外，所選擇的潤滑油一定要與發動機匹配，否則將不能起到好的潤滑效果，達不到預期的減磨需求。正確安裝油環，保持良好的潤滑，以減少磨損。

（2）嚴格磨合。新的或大修后的發動機，必須磨合才能投入作業。否則，因活塞環與汽缸沒有經過良好的磨合，難以消除表面的初始粗糙度，不能形成適于工作條件下保持油膜的形貌，凹凸不平表面互相嵌入產生拉毛，鐵屑混入潤滑油中形成磨料磨損，加劇汽缸的磨損。

（3）嚴格濾清?？諝鉃V清器維護不當，使其發生短路或失效，帶有塵土、泥沙的空氣吸進到活塞與缸套隙縫中，刮傷缸套摩擦表面。因此，空氣濾清器應按時保養，保持良好的工作狀態，以防空氣中灰塵雜質不經濾清進入汽缸，對缸壁強烈磨削。

（4）正確操作柴油機。長時間怠速空轉，一是造成燃燒不良，積碳從汽缸上部開始蔓延，使汽缸上部產生嚴重的磨料磨損；二是引起電化學腐蝕。頻繁啟動發動機，因發動機熄火時，潤滑油路中的機油很快流回油底殼內。啟動時，汽缸、活塞、活塞環等零件表面處于干摩擦或半干部摩擦的狀態，頻繁啟動必將加劇汽缸的磨損。冬季不預熱冷機啟動、強制牽引啟動、溜坡啟動和啟動次數頻繁等都會加快汽缸的磨損。冷機啟動，汽缸磨損速度為正常工作的4～6倍。因此，嚴禁發動機小油門長時間空轉；嚴禁低溫啟動工作，水溫在60 ℃以上時才允許起步，75～95 ℃時才能負荷作業。

（5）超負荷作業時，柴油機工作粗暴性加劇，排氣管冒濃煙，產生大量積碳，同時，發動機溫度升高，潤滑條件變差，必將加劇汽缸的磨損。所以要嚴格按拖拉機使用操作規程使用機器，嚴禁長期超負荷作業。