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技术维修与安全知识 |
减轻柴油发电机干式和湿式气缸套的磨损措施 |
摘要：发动机气缸套和活塞环是在高温、高压、交变载荷和腐蚀的情况下工作的一对摩擦副。长期在复杂多变的情况下工作，其结果是造成气缸套磨损变形，影响了发动机的动力性、经济性和使用寿命。采用有效的降低气缸套磨损方法，对于提高发动机的使用经济性有十分重要的意义。
一、气缸套的分类
某些康明斯发动机上使用两种不同设计的缸套。具体一种发动机所采用的设计取决于其生产的年代。康明斯发动机序列号(ESN)在14022615之前装配的发动机使用槽顶缸套。它们采用特有的缸套法兰顶面槽。ESN为14022615及以后装配的发动机使用平顶缸套。它们采用特有的平顶缸套法兰，但防火圈除外。柴油发电机的汽缸套的结构水冷式发动机的气缸套有以下两种。
1、湿式缸套
湿式缸套外壁与冷却水直接接触，其特点是散热效果好，制造方便，但冷却水对汽缸套外壁腐较严重，而且要有可靠的密封措施。湿式汽缸套装入汽缸体后，其外壁直接与冷却水接触，汽缸套仅在上、下各有一圆环地带和汽缸体接触，壁厚一般为5~9mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便。但缺点是强度、刚度都不如干式汽缸套好 ，而目容易产牛漏水现象 ，故应该采取—些防漏措施。
2、干式缸套
干式汽缸套装入汽缸体后，其外壁不直接与冷却水接触而和汽缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1～3 mm。它具有整体式汽缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。
缸套的分类
二、气缸套磨损规律
汽缸套由于磨损的缘故，测量上、下、左、右的尺寸就不相同。如锥度和椭圆度大于0．8mrn，磨损量大于0．35、0．，就不能继续使用。汽缸修理尺寸通常按标准直径加大0，25mm作为一级修理尺寸，加大到1﹒5～2mm时则报废。汽缸套正常磨损情况，其最大磨损位置在活塞位于上止点时第一道活塞环附近，这是因为该处温度最高，摩擦力最大，尘土随空气从上部吸人，积炭也是在上部产生，故磨损最甚，中部次之，下部最小。缸壁与活塞之间润滑的机油是从下向上送到汽缸壁上，硬质杂质颗粒较重，多附于汽缸套的下部，故使下部磨损严重。汽缸套与活塞环在高温和润滑不良的情况下相对滑动，产生熔着磨损。
1、润滑条件较差
润滑条件较差，使气缸套上部磨损严重。气缸套上部邻近燃烧室，溫度很高，润滑条件很差。新鲜空气和未蒸发的燃料冲刷和稀释，加剧了上部条件的恶化，使气缸上基本都处于干摩擦或半干摩擦状态，这是引起气缸上部磨损严重的原因。
2、上部承受压力大
上部承受压力大，使气缸磨损呈上重下轻。活塞环在自身弹力和背压的作用下紧压在缸壁上，正压力越大，润滑油膜通过发展变化而成和维持越困难，机械磨损加剧。在作功行程中，随着活塞下行，正压力逐渐下降，因而气缸磨损呈上重下轻。
3、气缸表层腐蚀剥落
气缸内可燃混合气燃烧后，造成水蒸气和酸性氧化物，它们溶于水中生成矿物酸，加上燃烧中生成的有机酸，对气缸表层造成腐蚀作用，腐蚀物在摩擦中逐步被活塞环刮掉，引起气缸套变形。
4、杂质进入
杂质进入使气缸中部磨损加剧。空气中的尘土、润滑油中的杂质等，进到活塞和缸壁间引起磨料磨损。尘土或杂质随活塞在气缸中往复运动时，因为在气缸中地方位置置的运动速度最大，故加剧了气缸中部的磨损。
5、机油滤清器失效
若润滑油滤清器工作不正常，润滑油得不到有效果的过滤，含有广泛硬质颗粒的润滑油必定使气缸套内璧磨损加剧。
6、空气滤清器过滤效率低
空气滤清器的作用是清除进到气缸的空气中所含的尘土和沙粒，以缩短气缸、活塞和活塞环等零部件的磨损。实验表明，发动机若不装空气滤清器，气缸的磨损将添加6-8倍。空气滤清器长期得不到清洗保养，滤清效果差，将加速气缸套的磨损。
三、气缸套磨损的测量方法
柴油发电机气缸套的磨损是相当复杂、缓慢而目非常微/小的磨损。其复杂性是由干柴油发电机活塞副的运动特点和动力特性造成的。在整个工作过程中不仅活塞的运动速度和受力的方向及大小是瞬时变化的.而且活塞的两侧则（主推力边和次推力边）所受的力的大小也是不同的。也就是说不仅沿气缸T套母线方向的速度和力的大小是变化的，而且沿气缸套的圆周方向其值也是变化的。这就使得气缸套的内表面形成了三维不均匀磨损，即沿气缸套的母线方向形成了锥度，而沿圆周方向则造成了失圆。当锥度和失圆度超过了限定值就造成了气缸套的漏气失效。
柴油发电机气缸套的磨损是相当缓慢而且微小的过程。这是由于活塞环与气缸壁之间的润滑状态基本上是处于流体动力润滑状态。磨损状态的测量必须有较高的精度 、有较好的重复性并且要求测点多、位置确定。以往人们所用过的测量方法如称重法、刻痕法和放射性同位素法以及光谱法和铁谱法。
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因疏忽保养导致气缸套磨损 |
气缸套磨损测量 |
四、减轻汽缸盖磨损措施
汽缸壁上端由于温度高、润滑差、活塞环压力大，故上端较下端容易磨损，同时又因侧压力的影响，左右方向的磨损较前后方向严重，其结果使缸套内壁形成椭圆形和锥形。为了减小汽缸套磨损，在使用柴油发电机时．应注意做到以下几点。
1、正确起动发动机
冷车起动时，由于温度低，机油粘度大，流动性差，使机油泵供油不足。同时，原气缸壁上的机油在停车后沿气缸壁下流，因此在起动的瞬间得不到正常工作时那样良好的润滑，致使起动时气缸璧磨损大大增加。因此，初次起动时，应先使发动机空转几圈，待摩擦表面得到润滑后再起动。
2、正确选用润滑油
要严格按季节和发动机性能要求选用最佳粘度值的润滑油，不可随意购用劣质润滑油，并经常检查和保持润滑油的数量与质量。
3、加强滤清器的保养
使空气滤清器、机油滤清器和燃油滤清器保持良好的工作状态，对减轻气缸套的磨损至关重要。加强对“三滤”的保养，是防止机械杂质进入气缸，减轻气缸磨损，延长发动机使用寿命的一项重要措施，在农村和多风沙地区尤为重要。
4、保持发动机正常工作温度
发动机的正常工作温度应处在80-90℃。温度过低，不能保持良好的润滑，会增大气缸壁的磨损，气缸内的水蒸气易凝结成水珠，溶解废气中的酸性气体分子，生成酸性物质，使气缸璧受到腐蚀磨损。试验表明，当气缸璧温度由90℃降到50℃时，气缸磨损量为90℃时的4倍。温度过高，会使气缸强度降低而加剧磨损，甚至可能使活塞过度膨胀而造成“胀缸”事故。
5、提高维修质量
在使用过程中，及时发现问题及时予以排除，随时更换或维修损坏和变形的配件。安装气缸套时要严格按技术要求检验和装配。在保修换环作业中，要选用弹力适当的活塞环，弹力过小，使燃气窜入曲轴箱吹落气缸壁上的机油，增大气缸壁磨损;弹力过大，直接加剧气缸壁的磨损，或因气缸壁上的油膜遭到破坏而加剧其磨损。曲轴连杆轴颈和主轴颈不平行。发动机因烧瓦等原因，会使曲轴因受到剧烈的冲击而变形，若不及时校正而继续使用，同样会加速气缸套磨损。
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