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技術維修與安全知識 |
減輕柴油發電機干式和濕式氣缸套的磨損措施 |
摘要：發動機氣缸套和活塞環是在高溫、高壓、交變載荷和腐蝕的情況下工作的一對摩擦副。長期在復雜多變的情況下工作，其結果是造成氣缸套磨損變形，影響了發動機的動力性、經濟性和使用壽命。采用有效的降低氣缸套磨損方法，對于提高發動機的使用經濟性有十分重要的意義。
一、氣缸套的分類
某些康明斯發動機上使用兩種不同設計的缸套。具體一種發動機所采用的設計取決于其生產的年代。康明斯發動機序列號(ESN)在14022615之前裝配的發動機使用槽頂缸套。它們采用特有的缸套法蘭頂面槽。ESN為14022615及以后裝配的發動機使用平頂缸套。它們采用特有的平頂缸套法蘭，但防火圈除外。柴油發電機的汽缸套的結構水冷式發動機的氣缸套有以下兩種。
1、濕式缸套
濕式缸套外壁與冷卻水直接接觸，其特點是散熱效果好，制造方便，但冷卻水對汽缸套外壁腐較嚴重，而且要有可靠的密封措施。濕式汽缸套裝入汽缸體后，其外壁直接與冷卻水接觸，汽缸套僅在上、下各有一圓環地帶和汽缸體接觸，壁厚一般為5~9mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，通常只需要精加工內表面，而與水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便。但缺點是強度、剛度都不如干式汽缸套好 ，而目容易產牛漏水現象 ，故應該采取—些防漏措施。
2、干式缸套
干式汽缸套裝入汽缸體后，其外壁不直接與冷卻水接觸而和汽缸體的壁面直接接觸，壁厚較薄，一般為1～3 mm。它具有整體式汽缸體的優點，強度和剛度都較好，但加工比較復雜，內、外表面都需要進行精加工，拆裝不方便，散熱不良。
缸套的分類
二、氣缸套磨損規律
汽缸套由于磨損的緣故，測量上、下、左、右的尺寸就不相同。如錐度和橢圓度大于0．8mrn，磨損量大于0．35、0．，就不能繼續使用。汽缸修理尺寸通常按標準直徑加大0，25mm作為一級修理尺寸，加大到1﹒5～2mm時則報廢。汽缸套正常磨損情況，其最大磨損位置在活塞位于上止點時第一道活塞環附近，這是因為該處溫度最高，摩擦力最大，塵土隨空氣從上部吸人，積炭也是在上部產生，故磨損最甚，中部次之，下部最小。缸壁與活塞之間潤滑的機油是從下向上送到汽缸壁上，硬質雜質顆粒較重，多附于汽缸套的下部，故使下部磨損嚴重。汽缸套與活塞環在高溫和潤滑不良的情況下相對滑動，產生熔著磨損。
1、潤滑條件較差
潤滑條件較差，使氣缸套上部磨損嚴重。氣缸套上部鄰近燃燒室，溫度很高，潤滑條件很差。新鮮空氣和未蒸發的燃料沖刷和稀釋，加劇了上部條件的惡化，使氣缸上基本都處于干摩擦或半干摩擦狀態，這是引起氣缸上部磨損嚴重的原因。
2、上部承受壓力大
上部承受壓力大，使氣缸磨損呈上重下輕。活塞環在自身彈力和背壓的作用下緊壓在缸壁上，正壓力越大，潤滑油膜通過發展變化而成和維持越困難，機械磨損加劇。在作功行程中，隨著活塞下行，正壓力逐漸下降，因而氣缸磨損呈上重下輕。
3、氣缸表層腐蝕剝落
氣缸內可燃混合氣燃燒后，造成水蒸氣和酸性氧化物，它們溶于水中生成礦物酸，加上燃燒中生成的有機酸，對氣缸表層造成腐蝕作用，腐蝕物在摩擦中逐步被活塞環刮掉，引起氣缸套變形。
4、雜質進入
雜質進入使氣缸中部磨損加劇。空氣中的塵土、潤滑油中的雜質等，進到活塞和缸壁間引起磨料磨損。塵土或雜質隨活塞在氣缸中往復運動時，因為在氣缸中地方位置置的運動速度最大，故加劇了氣缸中部的磨損。
5、機油濾清器失效
若潤滑油濾清器工作不正常，潤滑油得不到有效果的過濾，含有廣泛硬質顆粒的潤滑油必定使氣缸套內璧磨損加劇。
6、空氣濾清器過濾效率低
空氣濾清器的作用是清除進到氣缸的空氣中所含的塵土和沙粒，以縮短氣缸、活塞和活塞環等零部件的磨損。實驗表明，發動機若不裝空氣濾清器，氣缸的磨損將添加6-8倍。空氣濾清器長期得不到清洗保養，濾清效果差，將加速氣缸套的磨損。
三、氣缸套磨損的測量方法
柴油發電機氣缸套的磨損是相當復雜、緩慢而目非常微/小的磨損。其復雜性是由干柴油發電機活塞副的運動特點和動力特性造成的。在整個工作過程中不僅活塞的運動速度和受力的方向及大小是瞬時變化的.而且活塞的兩側則（主推力邊和次推力邊）所受的力的大小也是不同的。也就是說不僅沿氣缸T套母線方向的速度和力的大小是變化的，而且沿氣缸套的圓周方向其值也是變化的。這就使得氣缸套的內表面形成了三維不均勻磨損，即沿氣缸套的母線方向形成了錐度，而沿圓周方向則造成了失圓。當錐度和失圓度超過了限定值就造成了氣缸套的漏氣失效。
柴油發電機氣缸套的磨損是相當緩慢而且微小的過程。這是由于活塞環與氣缸壁之間的潤滑狀態基本上是處于流體動力潤滑狀態。磨損狀態的測量必須有較高的精度 、有較好的重復性并且要求測點多、位置確定。以往人們所用過的測量方法如稱重法、刻痕法和放射性同位素法以及光譜法和鐵譜法。
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因疏忽保養導致氣缸套磨損 |
氣缸套磨損測量 |
四、減輕汽缸蓋磨損措施
汽缸壁上端由于溫度高、潤滑差、活塞環壓力大，故上端較下端容易磨損，同時又因側壓力的影響，左右方向的磨損較前后方向嚴重，其結果使缸套內壁形成橢圓形和錐形。為了減小汽缸套磨損，在使用柴油發電機時．應注意做到以下幾點。
1、正確起動發動機
冷車起動時，由于溫度低，機油粘度大，流動性差，使機油泵供油不足。同時，原氣缸壁上的機油在停車后沿氣缸壁下流，因此在起動的瞬間得不到正常工作時那樣良好的潤滑，致使起動時氣缸璧磨損大大增加。因此，初次起動時，應先使發動機空轉幾圈，待摩擦表面得到潤滑后再起動。
2、正確選用潤滑油
要嚴格按季節和發動機性能要求選用最佳粘度值的潤滑油，不可隨意購用劣質潤滑油，并經常檢查和保持潤滑油的數量與質量。
3、加強濾清器的保養
使空氣濾清器、機油濾清器和燃油濾清器保持良好的工作狀態，對減輕氣缸套的磨損至關重要。加強對“三濾”的保養，是防止機械雜質進入氣缸，減輕氣缸磨損，延長發動機使用壽命的一項重要措施，在農村和多風沙地區尤為重要。
4、保持發動機正常工作溫度
發動機的正常工作溫度應處在80-90℃。溫度過低，不能保持良好的潤滑，會增大氣缸壁的磨損，氣缸內的水蒸氣易凝結成水珠，溶解廢氣中的酸性氣體分子，生成酸性物質，使氣缸璧受到腐蝕磨損。試驗表明，當氣缸璧溫度由90℃降到50℃時，氣缸磨損量為90℃時的4倍。溫度過高，會使氣缸強度降低而加劇磨損，甚至可能使活塞過度膨脹而造成“脹缸”事故。
5、提高維修質量
在使用過程中，及時發現問題及時予以排除，隨時更換或維修損壞和變形的配件。安裝氣缸套時要嚴格按技術要求檢驗和裝配。在保修換環作業中，要選用彈力適當的活塞環，彈力過小，使燃氣竄入曲軸箱吹落氣缸壁上的機油，增大氣缸壁磨損;彈力過大，直接加劇氣缸壁的磨損，或因氣缸壁上的油膜遭到破壞而加劇其磨損。曲軸連桿軸頸和主軸頸不平行。發動機因燒瓦等原因，會使曲軸因受到劇烈的沖擊而變形，若不及時校正而繼續使用，同樣會加速氣缸套磨損。
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