新聞主題	柴油發動機的熱磨合和冷磨合試驗

 

摘要：磨合試驗使柴油發動機各運動副之間，特別是活塞裙與缸套、活塞環與缸套、軸頸與軸承之間達到良好的均勻接觸，得到正常的配合間隙，避免由加工痕跡和裝配質量而造成的早期過度磨損、刮傷或損壞。磨合方法分冷車磨合和熱車磨合，冷車磨合指由外界動力 (如電力測功器、電動機等)帶動運轉；熱車磨合指起動柴油機在熱狀態下自行運轉。磨合試驗應根據柴油發動機的磨合規范進行。

 

一、磨合的作用

 

      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。因此，經過磨合，增強了發動機零件的耐磨性和抗腐蝕性。通過調試，可以檢查發動機（修理后）的質量，工作狀況和對某些零件進行必需的調整。因此，磨合與調試是發電機組安裝和大修過程中不可缺少的步驟。而熟悉其使用操作方法是發電機組使用維修人員必須掌握的一項最基本技能。

 1、什么是磨合？

      它是一個機械物理與化學作用的復雜過程，使摩擦表面性質從初始狀態過度到使用狀態的過程。它有狹義和廣義之分：

（1）狹義指內燃機磨合的前階段由外力拖動的冷磨合和自身啟動熱磨合；

（2）廣義是指包括整個負荷工況在內的正式運轉前的磨合過程，甚至包括正式初期運轉階段。

2、為什么要磨合？

（1）零部件表面加工無論如何光潔精確，微觀上也是粗糙不平的，宏觀上也有錐度、橢圓和形位配合公差。

（2）磨合前實際接觸面積比名義上小得多，一般不會大于40%-50%，有的只能達到30%左右，形成接觸點負荷集中、過載、產生高熱，使潤滑油膜破壞，引起燒蝕粘結；通過磨合，真實接觸面積逐漸擴大，磨損減慢，逐漸過渡到正常穩定的磨損階段。

（3）磨合前，運動面上的凸凹互相接觸和嵌入，若速度和負荷不合適，會出現劇烈摩擦、沖撞、金屬撕裂等，造成表面損傷。

（4）因裝配質量引起的其它不良因素(劃痕、磕碰等)。

（5）發現裝配中的缺陷，并及時予以排除。

（6）裝配清潔度及運轉初期的磨屑需要清洗排除。

 

圖1  康明斯發動機模型側視圖

圖2  康明斯發動機模型正視

 

二、磨合的類型

 

1、出廠檢驗磨合規范

      該規范的特點屬于微觀幾何形狀的磨合階段，要求發動機在低、中轉速運轉，負荷應為冷拖磨合、無負荷或小負荷的熱磨合。摩擦副表面粗糙度的磨損比較劇烈。該階段磨合質量對發動機使用壽命有重要影響。

（1）冷磨合

      冷磨合指柴油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、配氣機構和其他間隙配合零件磨合的目的。冷磨合試驗過程如圖3所示。

（2）熱磨合

     熱磨合指將柴油機安裝完畢，并且經過詳細檢查后，將機器發動起來，通過無負荷與有負荷試驗，進一步檢查與調整發動機，使其具有良好的動力性和經濟性。熱磨合試驗過程如圖4所示。

      冷磨合一般由生產廠家或條件較好的發電機組大修單位進行，對于一般用戶而言，主要掌握發電機組的熱磨合試驗即可。

2、正常壽命磨合規范

      該類規范的特點是在完成低、中轉速冷拖磨合、無負荷或小負荷熱磨合后，又進行中高轉速及中大負荷的熱磨合。它是在完成微觀幾何形狀的磨合后，對宏觀幾何形狀進行一定程度的磨合。此規范磨合后，按正常工沉運轉使用已不影響發動機壽命，但發動機機械損失功率仍未達到穩定狀態，性能指標仍未達到最佳值。

      該規范適用于只進行一般的生產監督性的性能抽檢，對指標要求不嚴格的規范性試驗，或可靠性試驗前的磨合。

 3、性能試驗磨合規范

      該磨合規范應完成了微觀幾何形狀的磨合，并已基本完成了宏觀幾何形狀的磨合。磨合后期應進行中高轉速乃至額定轉速和全負荷磨合。磨合規范總時間為十幾小時至幾十小時，一般為20-40小時。磨合結束發動機的機械損失功率基本穩定，性能指標已達最佳值。

      該規范適用于復雜的性能試驗、性能對比試驗以及開發性試驗前的磨合。

4、零部件磨合規范

      與轉速有關與負荷無關零部件：包括配氣機構和輪系的齒輪等，摩擦副多為點接觸或線接觸，接觸應力較大，且多為飛濺潤滑，所以磨合規范的重點是微觀幾何形狀的磨合，重點考慮磨合規范的轉速分布，各轉速的相應負荷均不大于50%,磨合總的時間幾分鐘至幾小時，最多為6小時左右。

      與轉速和負荷均有關零部件：主要是曲柄連桿機構，不但要完成微觀幾何形狀的磨合，對宏觀幾何形狀也要進行一定程度的磨合。規范中應包括中高轉速乃至額定轉速，以及中大負荷及至全負荷的磨合，其中最難磨合的是軸頸與軸瓦的磨合，磨合時間需幾小時、十幾小時乃至幾十小時。

 

圖3  柴油機冷磨合試驗

圖4  柴油機熱磨合試驗

 

三、熱磨合試驗

 

      熱磨合分為無負荷試驗和有負荷試驗兩種。

1、無負荷試驗

      無負荷試驗的目的在于：檢查柴油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 檢查有無三漏現象（漏油、漏水和漏氣）。

③ 發動機運轉是否均勻。

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 噴油泵和噴油器工作是否正常。

      熱磨合前，應裝復柴油機的全部總成、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、風扇帶松緊度、機油壓力、噴油壓力、供油時間、供油量以及各缸供油不均度等，使發動機處于良好的工作狀態。我們以額定轉速為1500r/min的柴油機為例，其無負荷試驗規范見表5-3。其他額定轉速的柴油機進行無負荷試驗的階段和時間是相同的，只是各階段的轉速不同而已。

表1    柴油機無負荷試驗規范

2、有負荷試驗

      有負荷試驗的目的在于：測定新裝發動機或發動機大修后的質量，檢查是否達到規定的技術標準。我們仍以額定轉速為1500r/min的柴油機為例，其有負荷試驗規范見表5-4。其他額定轉速的柴油機進行有負荷試驗的階段、負荷和時間是相同的，只是轉速不同而已。

表2     柴油機有負荷試驗規范

總結：

      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。對于新裝的柴油發動機，或發電機組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。柴油發動機磨合后，還應進行發電機組功率與燃油消耗率等項目的測試，以便準確鑒定發電機組的（修理）質量。

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