新聞主題	柴油發電機磨合試驗的目的、區別及正確方法

 

導讀：柴油機的裝配就是把新零件、修理合格的零件、組合件及輔助總成，按工藝和技術條件裝配成完整的柴油發電機組，并對其調試和磨合。磨合質量對發動機的修理質量和性能有著重大影響，對大修柴油發電機的使用壽命的影響也非常大。磨合問題目前在國內來說仍然是一個空白點，不僅沒有磨合過程的通用理論，甚至對表面初始粗糙度應當是什么樣的，如何確定柴油機磨合運轉的持續時間，磨合運轉應從多大負荷開始以及在磨合運轉期間應以何種方式調節負荷等等都沒有統一規定。因此，康明斯發電機廠家將在本文中講述了柴油發電機的磨合試驗目的、好處及質量評價標準。

 

一、磨合試驗的分類

 

      柴油發電機組可以通過磨合，以消除零件機械加工時所形成的粗糙表面，降低磨損零件表面單位壓力，使相配合的零件表面能更好地接觸；同時，由于零件表面的局部磨損，也消除了零件在機械加工時所產生的幾何偏差。柴油發電機的磨合分為冷磨合和熱磨合兩種。

1、冷磨合

      所謂冷磨合，是指柴油發電機在試驗臺上由電動機或其他動力來帶動曲軸進行運轉，達到對曲軸連桿機構、配氣機構和其他動配合零件進行磨合的目的。進行冷磨合注意事項如下：

（1）水溫最好控制在95°攝氏度左右，若水溫達到105℃時應及時使用風扇冷卻。

（2）注意檢查機油壓力是否正常，發現異常現象，應立即停機檢查并加以排除。

（3）觀查各機件工作情況是否正常，若有漏水、漏油或磨擦副表面附近過熱，各部有異常響聲等異常現象時，應及時查找原因，并加以排除。

（4）冷磨合結束后，應將機油放出，分解柴油機各部件。檢查活塞活塞環與汽缸內壁、曲軸主軸承、連桿軸承與曲軸軸頸等運動件的磨合情況然，后排除發現的故障，并將拆檢的機件清洗干凈，按規定標準裝合拆檢的柴油機，再加入柴油機冬季用油，準備進行熱磨合。

2、熱磨合

      所謂熱磨合，是指將柴油發電機安裝完畢，并且經過詳細檢查后，將柴油機啟動起來，通過無負荷與有負荷試驗，進一步檢查與調整柴油發電機，使其具有良好的動力性和經濟性。

（1）無負荷熱磨合

      無負荷熱磨合目的除進一步磨合外，還對柴油機的油、電路、潤滑系和冷卻系進行必要的檢查和調整，并及時排除故障。

      無負荷熱磨合規范：按規定程序啟動柴油機，在空載情況下，以額定轉速運轉1h。柴油機正常工作的水溫、機油壓力和機油溫度。

（2）有負荷熱磨合

      無負荷熱磨合之后，還須進行有負荷磨合，即用試驗臺的加載裝置對柴油機逐漸加載增速進行磨合。有負荷熱磨合可分為一般磨合和完全磨合兩種。一般磨合時間較短（>3h）,只能進行個別的測試（如最大功率點，最大轉矩點和最低燃油消耗率點）；完全磨合即進行整個外特性曲線的測試。對大修的柴油機，進行一般磨合即可。

 

圖1  柴油發動機冷磨合試驗臺

圖2  康明斯發動機性能測試中心

 

二、磨合的好處

 

      柴油發電機裝配完畢，還需要進行必要的磨合及磨合后的維護、檢驗，合格后才能進行正常工作。柴油發電機磨合的目的如下∶

 1、形成適應工作條件的配合性質

（1）擴大配合表面的實際接觸面積。

      由于新零件表面微觀粗糙和各種誤差，裝配后配合副的實際接觸面僅為設計面積的1/100～1/1000,微觀接觸面積在高應力高磨擦熱作用下就容易產生塑性變形和粘著磨損，引起咬粘等破壞性故障。因此，在特定的磨合規范下運動，粗糙表面的微觀凸點鑲嵌其上并產生微觀機械切削現象，使實際接觸面積不斷擴大，在短期內形成適應正常工作條件的配合表面。

（2）形成適應工作條件的表面粗糙度

      零件加工的表面粗糙度與工作條件的要求差距甚大。在磨合中才能形成適應工作條件的表面粗糙度。

（3）改善配合性質

      形成了適應工作條件的實際接觸面積和表面粗糙度以及配合間隙，減少了其摩擦阻力與摩擦熱，故障率降低，提高了大修柴油機的可靠性與耐久性。

2、消除在加工、裝配過程中的誤差

      零件在加工、裝配過程中都存在誤差，使零件不能很好地配合工作，應通過有控制的磨合處理來修正。

3、全面檢查柴油發電機修理質量

      全面檢查柴油發電機修理后的質量，若發現故障應，及時排除，以提高柴油發電機工作的可靠性。

4、改善配合副的潤滑效能

      磨合使配合間隙增大到適應正常工作條件的配合間隙，改善了潤滑油的泵送性能，增大了配合副間潤滑油流量，改善了配合副的潤滑效能，利于保持正常的工作溫度和配合表面的清潔。

5、提高柴油機的可靠性與耐久性

      金屬在低于或近于疲勞極限下，磨合一定的時間，“實現次負荷鍛煉”,可以明顯提高金屬零件的抗磨損能力和抗疲勞破壞能力，從而提高機械的可靠性和耐久性。

      磨合試驗規范包括柴油機的轉速，工作負荷及各階段的磨合時間。磨合時要根據不同的柴油機選擇與之相適應的磨合規范，以實現磨合時間短、磨合質量高的效果。

 

三、磨合試驗的目的和設備

 

      冷磨合一般由生產廠家或條件較好的柴油發電機大修單位進行，對于一般用戶而言，主要掌握柴油發電機的熱磨合試驗即可。熱磨合分為無負荷試驗和有負荷試驗兩種。

1、空載（無負荷）試驗

      無負荷試驗目的在于檢查柴油發電機工作時是否有故障。具體地講，有以下幾點：

① 檢查機器零件的裝配情況及配合件之間的間隙是否適當。

② 檢查有無三漏（漏油、漏水和漏氣）現象。

③ 柴油發電機運轉是否均勻。

④ 活塞、活塞銷、曲軸主軸承和連桿軸承等有無特殊響聲。

⑤ 排氣聲音與顏色是否正常。⑥機油壓力與冷卻水溫是否正常。

⑦ 氣門間隙是否適當。

⑧ 柴油機的輸油泵、噴油泵（高壓油泵）和噴油器等工作是否正常。

      熱磨合前，應裝復柴油發電機的全部總成、附件及儀表，加足燃油、機油和冷卻水；調試一切必須調整的內容，如氣門間隙、風扇皮帶松緊度、機油壓力，柴油機的噴油壓力、供油時間、供油量、各缸供油不均度等，使柴油發電機處于良好的工作狀態。

2、帶載試驗

      有負荷試驗的目的在于測定新裝柴油發電機或柴油發電機大修后的質量，檢查是否達到規定的技術標準。

      注意：熱磨合試驗后必須重新調整氣門間隙，重新緊固主軸承、連桿和氣缸蓋等處的螺栓螺母，及時更換機油。

      當柴油發電機進行磨合試驗時，如果為了排除故障而更換了活塞、活塞銷、活塞環、氣缸套和連桿軸承等，均應重新進行磨合試驗。對于新裝的柴油發電機，或柴油發電機大修后受設備條件的限制，可不進行冷磨合而直接進行熱磨合。柴油發電機磨合后，還應進行柴油發電機功率、燃油消耗率和機油消耗率等項目的測試，以便準確鑒定柴油發電機的（修理）質量。

3、負荷測試設備和原理

 （1）水力測功器布置原理

      水力測功機圓盤牢固在轉軸上，與轉軸一起在外殼內旋轉，構成了測功器的轉子，原理如圖3所示。轉子內軸承文撐在外殼內，而外殼又由外軸承支持在測功器底座上，它可以繞軸線自由擺動。水顛末進水閥流入外殼的內腔，當柴油發電機飛輪發動轉子在外殼中旋轉時，由于轉盤與水之間的摩擦作用，水也跟著一起旋轉。在離心力的作用下，水被甩向外殼內壁，形成一個環形水田，井使其動量矩增長。同時外殼受水的打擊后，繞軸系擺動水打擊外殼內壁，受到內壁的摩擦阻力的作用低沉了速度，付出了動能，在水壓的作用下，折向外殼中間流動，形成環形渦流水困，末了使水的溫度升高。由于水圈與外殼內壁的摩擦，外殼的旋轉（擺動）速度比轉子的轉動要慢，因而水圈就要克制轉子的轉動而孕育產生一個阻力矩，此阻力矩取決于聯軸器直接作用在柴油發電機的飛輪。這便是加在柴油發電機上的負荷，大概說水汲取了柴油發電機的功率。水力測功器這個負荷可以議決調治進、出水量來控制。水圈愈厚，阻力矩愈大，汲取的功率愈多。

（2）水力測功機的分類

      圓盤式水力測功機與渦流室式水力測功機是兩種常見的水力測功機。

① 圓盤式水力測功機原理

      通過改變水層厚度來調節制動轉矩，如4圖所示為其結構簡圖。轉盤固定在轉軸上，構成測功機的轉子。轉子由軸承支承在外殼內，外殼又由擺動軸承支撐在支架上，可繞轉子軸線自由擺動。工作時轉子通過聯軸器與被測動力機械一起旋轉，經進水閥注入外殼中的水由轉盤帶動旋轉并受離心力的作用被拋向外殼的內腔形成旋轉的水環，水環的旋轉運動受到外殼內壁摩擦阻力的作用。這樣，水和壁面間的摩擦作用使被測動力機械輸出的有效轉矩由轉子傳遞到外殼上，再通過固定在外殼上的力臂傳遞給測力裝置，從而指示出力的大小。

② 渦流室式水力測功機原理

      渦流室式水力測功機是通過改變水壓或改變作用面積來調節制動轉矩的，前者通過控制排水閥的開度改變內腔水壓及水量來調節制動轉矩的大小；后者靠閘套的位置移動調節轉矩，而內腔始終充滿著水。

（3）水力測功器試驗方法

      水力測功器的主體是水力制動器，其基本原理是利用水分子間相互摩擦，吸收柴油發電機輸出的扭矩。其外形有測功器主體、擺錘式測力機構、測速裝置及底座等部分。測功器主體（吸收扭矩）的外殼由上殼、下殼及左、右側殼構成空腔，左、右側殼外端各裝有端蓋，端蓋裝有滾動軸承，使定子可繞軸線擺動。轉子裝在測功器軸上，架在滾動軸承上。

      進行試驗時，將柴油發電機的輸出軸與測功器軸連接，打開進水閥，水流進入到測功器的空腔。柴油發電機運轉后，帶動測功器的轉子轉動，轉子上攪水棒，攪動水流形成環形渦流圈，水流與外殼內壁和阻水柱摩擦，形成阻力矩，與柴油發電機輸出扭矩對應。作用在外殼的力矩，使外殼偏轉，通過測力機構，可測出其作用力矩，即為柴油發電機的有效扭矩。由于水流吸收的功率轉換為熱能，使水溫上升，要使水流循環散出熱量，使水流出口處溫度保持在50-60℃之間。調節水流量，可改變測功器內的水面高度，以適應柴油發電機功率變化。

 

圖3  水力測功器原理圖

圖4  水力測功器結構示意圖

 

四、磨合質量的評價依據

 

1、磨合質量特征

      磨合質量的標志綜合表現在內燃機全功率運行工沉下，理論上出現的各種情況有：

（1）摩擦件表面粗糙度已下降，真實接觸面大大提高，其表面無加工痕跡，無劃痕、擦傷、熱變色等，表面相互作用產生的法向應力和切向應力均減小；

（2）工作表面的磨損速率、摩擦系數和溫度均穩定在較低水平上；

（3）抗磨表層強度隨層深增加，并呈正壓應力狀態；

（4）初始粗糙度消除，形成新的平衡顯微凸凹面；

（5）形成耐久的潤滑油膜。

2、可操作的評價方法

（1）機械損失功率變化曲線；

（2）機油消耗量變化曲線；

（3）活塞漏氣量變化曲線；

（4）機油含鐵量變化曲線；

（5）摩擦副表面觀測分析（接觸面、接觸帶、光潔度、擦傷、拉傷）；

（6）活塞、活塞環和缸筒的磨合情況。

 

總結：

      柴油發電機磨合是修理工藝過程的一個重要工序，是從修理裝配狀態轉入工作狀態的過渡，磨合質量對總成修理質量和大修間隔里程有著重大的影響。修理的柴油機使用的零件有新有舊，零件的技術狀況相差大。修理工藝裝備和企業生產技術水平又存在著很大的差異。有些修理的柴油機在磨合中就出現拉缸、燒瓦等嚴重故障。因此，修理好和新裝的柴油發電機進行科學的磨合就更為必要。

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