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如何有效减小发动机主要零部件的磨损


内容提示:深入研究内燃机的磨损原因、磨损规律、早期预防措施,不仅使设备主机的使用寿命大幅度延长,也最大限度地保证了设备能长周期地正常安全运行。可见对设备的预知维修和主动维护管理的理念和管理措施是必不可少的,这就要求每位维修人员和工作人员必须熟悉掌握发动机的运行情况和专业知识,才能保证设备长时间的正常运行。...

发动机各零部件磨损因工作和使用环境条件的不同而各不相同,只有对主要零件的磨损情况磨损原因进行具体分析。采取具体有效的防范措施减轻和预防磨损,才能延长发动机的使用寿命,提高设备动力性和利用率。 

1、气缸与活塞环的磨损
1.1气缸的磨损特点
当活塞在气缸内做往复运动时,在活塞环磨损的区域内形成不均匀的磨损,沿气缸高度形成上大下小的锥形,磨损的最大部位是在活塞在上死点第一道气环相对应的缸壁。当磨料磨损为主导磨损形式时,气缸可能出现中间大,两头小类似腰鼓形的磨损。气缸沿圆周方向磨损也不均匀,形成不规则的椭圆形最大磨损区在上止点垂直与活塞销的第一道气环磨损最大的截面上,各气缸的磨损随机型、进气支管进气角度及使用条件不同,一般特征是最大磨损区域往往接近于进气门对面。

1.2气缸磨损的原因 
润滑条件:发动机在工作中气缸上部的润滑条件最差,因为气缸上部临近燃烧室,高温高压下润滑油变稀粘度下降,削弱了油膜厚度形成的条件,同时高温下润滑油极易分解被燃烧掉,汽油发动机气缸上部在进气行程受新鲜混合气所含微小汽油油粒的吹射和冲刷,使缸壁上的油膜被冲淡,导致气缸润滑不良处于半干摩擦和临界摩擦条件,为磨损创造了有利条件。 
 压力的影响:发动机在工作中,气缸上部收到的压力最大,活塞在上死点时,燃烧产生的高压气体窜入活塞环背面,增加了活塞环对缸壁的侧压力,第一道气环的背压最大,同时在做功行程中该压力随活塞下行气缸容积增大而降低,活塞环侧压力减小,造成上部磨损较大,气缸下部磨损较小。 
腐蚀性物质的影响:在气缸上部磨损大于下部的原因中,还有化学腐蚀的因素,气缸内的可燃混合气燃烧后产生的水蒸气和酸类,这些酸都能腐蚀缸壁,尤其是当缸壁温度低于70℃燃烧废气中的水蒸气不能很快被挥发而凝结时,转化为二氧化硫形成化学腐蚀,其腐蚀作用非常严重,缸壁被腐蚀后形成松散组织,很容易被活塞环刮掉而气缸上部不能被油膜覆盖,这种腐蚀是导致气缸上部磨损较严重的重要原因。 
经过此上分析可得如下结论:即气缸的冷却温度、润滑油品质润滑条件。对其磨损有着决定性的影响,这一结论在发动机实际工作中得到证实,当发动机冷却水保持正常温度(80℃~90℃)时,磨损很轻,发动机各种参数均在最佳状态,当冷却水温度下降在(30℃~50℃)时,气缸的磨损速度将成倍增长。所以保持发动机正常工作温度,对延长发动机使用寿命极为重要。 

1.3防止气缸早期磨损的主要措施 
保持良好的润滑:发动机在工作中,应随时注意观察润滑油压力,使之符合原厂规定,根据机器使用地区条件与气候季节,按规定选择粘度适当规格牌号相应的机油,冷车启动发动机时,应怠速空转几分钟,使润滑油充满各摩擦表面,使发动机温度逐步升高,冬季启动发动机应预热启动,这样可以降低润滑油粘度增加流动性,还可以避免因润滑油粘度过大增加马达的启动力矩而损坏马达,使发动机顺利启动。 
加强三滤的滤清效果:发动机在恶劣环境工作滤清不良与经过良好滤清相比较,气缸的磨损程度将增加0.04-0.12mm左右,如果片面为了节约燃料提高功率增加进气量不安装空气滤清器滤芯,显然这是不合理的使用方法,有的虽然安装有滤清器,但长久不清洁保养,使空气滤清器的透气度常常达不到技术要求以致堵塞或吸破,发动机进气不足造成发动机功率下降,燃烧不完全冒黑烟,使发动机造成破坏性的磨损,降低正常的使用寿命。 
保持发动机正常工作温度(80℃-90℃)防止温度过低或过高以减少缸套磨损和缸套外壁的穴蚀。 
新装配的发动机,应选择适当的汽缸与活塞的配合间隙,确认活塞连杆组件在气缸中的正确位置不偏缸不扭曲,防止因发动机内部机件或组合件的修理装配不当使活塞在汽缸内形成不正常的运动摩擦,而加大缸套组件的早期磨损。 

2、曲轴的磨损 
曲轴的作用是将活塞连杆的往复运动转变为飞轮的旋转运动,它承受着活塞连杆的气体压力、往复惯性力和离心力。前两种是做周期性变化的脉动载荷,后者是不变载荷。曲轴在这些力的作用下极易发生弯曲和扭转变形,经受着变扭的极大疲劳作用。轴颈和轴承的滑动速度很快,轴颈摩擦表面的温度很高,润滑油温度可达90℃-150℃,粘度下降。是轴颈与轴承配合件难以保证稳定的液体摩擦,在发动机启动时,甚至边界摩擦也不能保证。 
 曲轴轴颈与轴承的磨损是不均匀的,其磨损值取决于曲颈结构及载荷的大小、润滑油品质和使用条件等。当这些条件相同时,磨损值取决于轴颈与轴承的配合间隙轴承的材料以及气缸的磨损程度,当曲轴间隙增大或气缸磨损下排气量增加,使润滑油变质。都将增加轴颈与轴承的磨损。 

2.1曲轴轴颈—轴承磨损的特点
曲轴的磨损特性取决于曲轴的结构和受力情况,中间轴颈磨损往往大于两端轴颈,这是由于中间轴颈受力较大的缘故。 
主轴颈的磨损与连杆轴颈一样。由于各轴颈负荷不均匀及负荷持续时间不同,轴瓦的磨损是不均匀的。但主轴承的椭圆度要比连杆轴颈小很多。对六缸机七道支撑瓦的曲轴而言,曲轴两端主轴颈最大磨损部位在于一缸和六缸曲柄的对面,而中间最大磨损部位则恰恰相反,主轴颈沿轴向磨损是比较均匀的,一般没有规律性的锥度发生。

2.2影响曲轴颈—轴承磨损的原因 
润滑质量的影响:当润滑油牌号选用不当或系统中有过多的机械杂质都会使曲轴磨损加剧。 
曲轴维修质量的影响:发动机在维修时曲轴装配间隙过小,发动机工作温度过高,曲轴会被咬死而发生烧瓦现象。如果配装间隙过大会造成润滑油泄漏使润滑系压力过低,破坏润滑油膜产生。所以,装配曲轴时要按技术要求进行选配。 

2.3延长曲轴的使用寿命 
轴瓦间隙的确定:轴承与轴瓦的配合间隙应符合制造厂的规定,因轴承和轴瓦的配合间隙配合精度以及工作表面的贴合情况要求是很严格的,若过紧或过松以及接触面过小,都容易使轴瓦磨损加快,甚至引起烧瓦抱轴的重大事故发生。 
冬季启动前应先预热发动机,使润滑油温度升高粘度降低增加润滑油的可流动性,使发动机冷车启动后各摩擦副得到良好的润滑,冷车启动应避免猛轰油门,这样不仅增加了轴承的磨损并且此时润滑系尚未建立起良好的油膜厚度极易发生断轴现象发生。 
新大修或者刚刚启用的新发动机初次磨合是非常重要的,不仅能获得良好的轴瓦、缸套活塞间隙,而且对发动机今后的使用寿命起着极其重要的作用。 
加强对精滤器和滤清器的保养力度,确保润滑油在使用中不被污染,使用规格牌号相当润滑油降低对轴瓦腐蚀作用,控制发动机润滑油温度在80-90度之间防止温度过高润滑油膜变薄增加轴承的磨损。

3、齿轮的磨损 
3.1齿轮的磨损规律
发动机齿轮箱传动齿轮的工作条件是非常恶劣的,特别是齿轮曲轴正时齿轮它滑动速度高传递载荷大。齿轮在工作中由于经常受配气机构气门开和闭节奏变化的负荷,齿面经常受到冲击载荷;当发动机温度过高齿面温度升高时,使润滑油变稀,再加上齿面比压较大,油膜将会被破坏。 
齿轮在正常的工作条件下造成的磨损,可在整个齿面上看到非常均匀的光洁表面,齿面的磨损在节园区域最大,有时可以看到较深的沟痕,节园以上的齿面磨损较小,齿轮在工作中节园区域可以说基本上是滚动摩擦,磨损表现为疲劳削落加上啮合时会产生很大的接触应力,当压力超过金属的屈服极限时,齿面产生微观塑性变形,并在凸轮交变载荷的多次重复作用下而疲劳。在薄弱部分产生削落形成麻点凹坑裂纹。在裂纹处形成应力集中,使裂纹逐渐发展,最后导致表面金属剥离,形成较大的凹坑。 
齿根与齿顶由于滑动速度很快,当发动机高负荷长时间工作时,齿轮的工作处于高速运转重载和润滑不良散热不好的环境下,接触处局部产生高温,齿面在高温高压下产生塑性变形,往往会使接触处粘附造成粘附磨损。 
3.2如何延长齿轮的使用寿命
发动机在正常工作中要求有准确的配气相、供油时间和较低的齿轮室噪音,这样给发动机维修和保养提出更高的要求,首先应保证齿轮工艺质量,其次还应检查各齿轮间隙在0.06-0.30mm之间,检查各齿轮轴套间隙应在0.08-0.12mm,凸轮轴轴向间隙,正时惰齿轮及各齿轮侧隙应在0.06-0.13mm。保证各润滑油道畅通无油泥存在,及时更换润滑油避免油质过脏加速齿轮磨损。

综上所述,深入研究内燃机的磨损原因、磨损规律、早期预防措施,不仅使设备主机的使用寿命大幅度延长,也最大限度地保证了设备能长周期地正常安全运行。可见对设备的预知维修和主动维护管理的理念和管理措施是必不可少的,这就要求每位维修人员和工作人员必须熟悉掌握发动机的运行情况和专业知识,才能保证设备长时间的正常运行。







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