发布时间:2018/11/8 14:41:18
1)疲劳磨损
气缸套,活塞,活塞组发生疲劳磨损,主要体现在活塞环上,由于活塞环交替的接触气缸套表面产生交变的接触应力,使活塞环和气缸套表面产生剪切应力。在剪切应力的作用下活塞产生严重的变形,并在表面有缺陷的地方产生应力集中,导致活塞环因疲劳过度而剥离严重的甚至失去弹性折断,同样气缸套内部的剪切应力也会使其在内部缺陷的地方产生应力集中,从而引发裂纹,并逐渐扩展并最终导致材料的断裂和剥落。
2)腐蚀磨损
这种磨损占主导地位,在上止点位置最大几乎是正常磨损的一到两倍,并出现较小的洞穴。腐蚀磨损是由于气缸套和活塞环在接触过程中,材料表面与周围介质发生化学反应或电化学反应。柴油机气缸内燃油混合气体燃烧时会产生酸性的腐蚀性气体,在柴油机运转过程中,如果冷却水温度太低,此时气缸套内壁温度过低,如果气缸壁温低于水蒸气露点温度,酸性气体和水蒸气化合生成腐蚀性的生成矿物酸和有机酸,附在并凝结在气缸壁表面,与缸壁发生化学或者电化学反应,造成气缸壁表面,活塞,活塞环组的腐蚀。其中,有机酸是碳氢化合物燃料燃烧时生成的,矿物酸则是燃烧时生成的气体溶于燃烧时生成并附于缸壁上的水分形成的。当活塞和活塞环往复运动时,腐蚀的表面剥落,暴露出的金属又重新被腐蚀,从而加重了缸套的磨损。因此柴油机在运行过程中,要控制好冷却水的温度,应禁止在水温过低时长时间运行;在使用过程中加注的润滑油不符合标准,酸碱性高,也会对缸套有腐蚀作用。
3) 磨粒磨损
磨料磨损主要是外部进入的机械硬质颗粒或者磨屑,通过各种途径进入气缸、气缸套、活塞、活塞环的润滑面间隙,当它们相互运动时,对摩擦表面产生磨料的作用,特别是空气带入的磨料对气缸套磨损的影响最大,在摩擦表面由于滑动而出现犁沟或产生塑性变形,从而引起零部件之间的异常磨损,机油中含有杂质也会导致磨粒磨损。一般情况下,气缸内吸入的空气过脏以及严重积炭造成的磨损,其磨损最大部位在气缸套的中上部;润滑油中含有大量的硬质微粒而造成的磨损,其磨损最大部位在气缸套的中下部。
空气带入的磨料磨损是柴油机最常见的,也是最难控制的一种磨损。空气滤清器清洁效果差,如果存有较多尘埃或者含有硬质颗粒的不清洁的空气被吸人柴油机进气系统中,这些尘埃硬质颗粒随着进气最终进入气缸,在滑动面间隙中对产生相对运动的摩擦表面就产生磨料作用,造成气缸套活塞环组发生磨粒磨损。实施维护保养过程中如果操作现场的风沙、粉尘很大,零件清洁不干净,那些有损伤的零部件进行现场打磨等工作后没有及时进行清理或者晚点才完成装配,在装配时就会将不洁颗粒带入柴油机内部,这些杂质一旦进入气缸,就会导致发生磨料磨损。润滑条件恶劣,机油滤清器滤清效果差遗漏的杂质,柴油机积炭严重,燃油脏污,都能加速活塞环的磨粒机械磨损。
柴油机初期未经充分磨合,缸套和活塞环、活塞间的摩擦表面尚未处在良好配合状态,此时就高转速、高负载运转,再加上没有良好的润滑会发生磨粒磨损;喷油器雾化不良的情况下,柴油冲刷气缸壁,导致削弱了机油的润滑怍用,也会引起气缸套的异常磨损。柴油机供油角提前角过大供油太早,燃烧粗暴,热负荷大,导致缸套热量传不出去,会导致异常磨损。供油过多,过多的润滑油进入燃烧室燃烧会产生大量积炭,积炭颗粒也是造成磨料磨损的重要因素。
另外活塞材料不符合要求如整体铸造活塞油冷内腔型砂清洗不彻底,气缸盖冷却水腔型砂清洗不干净,气缸套研磨后内部清理不彻底,这些小砂颗粒一旦进入气缸,在摩擦副表面就成为了磨料,发生磨粒磨损。
4)粘着磨损
气缸套内壁与活塞环是在高温、高压工况下工作的,高温使润滑油粘度降低甚至烧损,高压使油膜不易形成;同时,气缸套和活塞环两者之间的相对速度变化很大(O一30m/s)。因此,在维修过程中粗心疏忽,就会使缸壁与活塞环形成半干摩擦或干摩擦状态,使两金属表面直接接触而产生粘着,形成粘着磨损。
粘着磨损也可称为熔着磨损,俗称拉缸,是气缸套、活塞、活塞环最严重的损伤现象(图3-1,e图)。拉缸故障直接损伤气缸套内壁、活塞、活塞环表面,造成粗糙度下降,使光滑的摩擦表面变得粗糙,从而造成更加严重的磨损,甚至咬死造成抱缸,导致活塞断裂,拉断缸套,严重的抱缸故障还会造成连杆、曲轴、机体的损坏。它是由于活塞顶部受到过高的热量,无法及时地传递出去,活塞顶部局部熔化,粘着在气缸套内壁上导致的。造成粘着磨损的原因有以下几种。
(1)活塞、活塞环和气缸套这对摩擦副间的润滑油膜因各种原因难以建立完整,或遭到破坏,形成局部滑动面的干摩擦,产生大量的摩擦热,导致熔点较低的活塞发生局部熔化。
(2)热负荷过大引起活塞顶部烧蚀、熔化。具体为:①供油角过大,此时滞燃期很大,造成爆发压力和燃烧温度过高,活塞无法承受过高的热负荷而被烧坏;②供油量过大或柴油机超负荷运转,导致燃烧室顶部局部热负荷过大,造成活塞顶部烧蚀、熔化;③喷油器严重雾化不良。此情况导致活塞顶存积燃油,积聚在燃烧室,一旦燃烧通常会产生很高的燃烧压力和燃烧温度,将活塞烧坏。④喷油器伸出缸盖平面太多,使喷雾的雾柱喷到活塞顶阀坑边缘(此处传热不好)燃烧后产生热量过大,造成活塞顶部烧蚀。⑤活塞、活塞环积炭严重,或水温太高,散热不良导致活塞顶部因热负荷过大而烧蚀熔化。
(3)①活塞本身原因引起活塞顶部熔化。例如,活塞本身材质不合格,耐热性差,从而引起活塞顶部烧蚀;②活塞的冷却油路堵塞或冷却油嘴偏离,喷出的冷却油不能准确进入活塞进油孔,使活塞热量不能及时散出,造成活塞顶部烧蚀熔化;③活塞油冷腔不畅,冷却油量不足,也会造成活塞顶部烧蚀熔化。
活塞环组的因素。活塞环是在润滑条件(飞溅润滑)非常恶劣条件下工作的,所以非常容易出现异常磨损现象。活塞环的主要功能是保证活塞与气缸套之间的可靠密封。第一道活塞环,又称为气环,承载着巨大的燃气压力,起着密闭气缸,防止高温燃气下串入活塞与缸套之间,破坏建立的润滑油膜,产生局部干摩擦,从而引起异常磨损。
5)复合磨损
复合磨损是指同时出现两种以上的异常磨损,如首先出现疲劳磨损,活塞环产生严重变形,表层材料因疲劳而剥离,气缸套发生磨料磨损;进而拉伤气缸套、活塞表面,破坏了正常的润滑油膜,形成干摩擦使磨损加剧,干摩擦产生过高的热量,造成活塞局部熔化,引起粘着磨损。单一形式的异常磨损得不到及时排除,随着磨损量的增大,就会引发另一种或更多形式的磨损。复合磨损是多种磨损形式相互促进的结果,其磨损速度超过任何一种单一形式的异常磨损,对柴油机有着很大的破坏性,严重影响柴油机的正常使用故应坚决避免。
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