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如何有效減小發動機主要零部件的磨損

時間:2018/6/27 11:23:55 點擊:

  內容提示:深入研究內燃機的磨損原因、磨損規律、早期預防措施,不僅使設備主機的使用壽命大幅度延長,也最大限度地保證了設備能長周期地正常安全運行。可見對設備的預知維修和主動維護管理的理念和管理措施是必不可少的,這就要求每位維修人員和工作人員必須熟悉掌握發動機的運行情況和專業知識,才能保證設備長時間的正常運行。...
發動機各零部件磨損因工作和使用環境條件的不同而各不相同,只有對主要零件的磨損情況磨損原因進行具體分析。采取具體有效的防范措施減輕和預防磨損,才能延長發動機的使用壽命,提高設備動力性和利用率。 

1、氣缸與活塞環的磨損
1.1氣缸的磨損特點
當活塞在氣缸內做往復運動時,在活塞環磨損的區域內形成不均勻的磨損,沿氣缸高度形成上大下小的錐形,磨損的最大部位是在活塞在上死點第一道氣環相對應的缸壁。當磨料磨損為主導磨損形式時,氣缸可能出現中間大,兩頭小類似腰鼓形的磨損。氣缸沿圓周方向磨損也不均勻,形成不規則的橢圓形最大磨損區在上止點垂直與活塞銷的第一道氣環磨損最大的截面上,各氣缸的磨損隨機型、進氣支管進氣角度及使用條件不同,一般特征是最大磨損區域往往接近于進氣門對面。

1.2氣缸磨損的原因 
潤滑條件:發動機在工作中氣缸上部的潤滑條件最差,因為氣缸上部臨近燃燒室,高溫高壓下潤滑油變稀粘度下降,削弱了油膜厚度形成的條件,同時高溫下潤滑油極易分解被燃燒掉,汽油發動機氣缸上部在進氣行程受新鮮混合氣所含微小汽油油粒的吹射和沖刷,使缸壁上的油膜被沖淡,導致氣缸潤滑不良處于半干摩擦和臨界摩擦條件,為磨損創造了有利條件。 
 壓力的影響:發動機在工作中,氣缸上部收到的壓力最大,活塞在上死點時,燃燒產生的高壓氣體竄入活塞環背面,增加了活塞環對缸壁的側壓力,第一道氣環的背壓最大,同時在做功行程中該壓力隨活塞下行氣缸容積增大而降低,活塞環側壓力減小,造成上部磨損較大,氣缸下部磨損較小。 
腐蝕性物質的影響:在氣缸上部磨損大于下部的原因中,還有化學腐蝕的因素,氣缸內的可燃混合氣燃燒后產生的水蒸氣和酸類,這些酸都能腐蝕缸壁,尤其是當缸壁溫度低于70℃燃燒廢氣中的水蒸氣不能很快被揮發而凝結時,轉化為二氧化硫形成化學腐蝕,其腐蝕作用非常嚴重,缸壁被腐蝕后形成松散組織,很容易被活塞環刮掉而氣缸上部不能被油膜覆蓋,這種腐蝕是導致氣缸上部磨損較嚴重的重要原因。 
經過此上分析可得如下結論:即氣缸的冷卻溫度、潤滑油品質潤滑條件。對其磨損有著決定性的影響,這一結論在發動機實際工作中得到證實,當發動機冷卻水保持正常溫度(80℃~90℃)時,磨損很輕,發動機各種參數均在最佳狀態,當冷卻水溫度下降在(30℃~50℃)時,氣缸的磨損速度將成倍增長。所以保持發動機正常工作溫度,對延長發動機使用壽命極為重要。 

1.3防止氣缸早期磨損的主要措施 
保持良好的潤滑:發動機在工作中,應隨時注意觀察潤滑油壓力,使之符合原廠規定,根據機器使用地區條件與氣候季節,按規定選擇粘度適當規格牌號相應的機油,冷車啟動發動機時,應怠速空轉幾分鐘,使潤滑油充滿各摩擦表面,使發動機溫度逐步升高,冬季啟動發動機應預熱啟動,這樣可以降低潤滑油粘度增加流動性,還可以避免因潤滑油粘度過大增加馬達的啟動力矩而損壞馬達,使發動機順利啟動。 
加強三濾的濾清效果:發動機在惡劣環境工作濾清不良與經過良好濾清相比較,氣缸的磨損程度將增加0.04-0.12mm左右,如果片面為了節約燃料提高功率增加進氣量不安裝空氣濾清器濾芯,顯然這是不合理的使用方法,有的雖然安裝有濾清器,但長久不清潔保養,使空氣濾清器的透氣度常常達不到技術要求以致堵塞或吸破,發動機進氣不足造成發動機功率下降,燃燒不完全冒黑煙,使發動機造成破壞性的磨損,降低正常的使用壽命。 
保持發動機正常工作溫度(80℃-90℃)防止溫度過低或過高以減少缸套磨損和缸套外壁的穴蝕。 
新裝配的發動機,應選擇適當的汽缸與活塞的配合間隙,確認活塞連桿組件在氣缸中的正確位置不偏缸不扭曲,防止因發動機內部機件或組合件的修理裝配不當使活塞在汽缸內形成不正常的運動摩擦,而加大缸套組件的早期磨損。 

2、曲軸的磨損 
曲軸的作用是將活塞連桿的往復運動轉變為飛輪的旋轉運動,它承受著活塞連桿的氣體壓力、往復慣性力和離心力。前兩種是做周期性變化的脈動載荷,后者是不變載荷。曲軸在這些力的作用下極易發生彎曲和扭轉變形,經受著變扭的極大疲勞作用。軸頸和軸承的滑動速度很快,軸頸摩擦表面的溫度很高,潤滑油溫度可達90℃-150℃,粘度下降。是軸頸與軸承配合件難以保證穩定的液體摩擦,在發動機啟動時,甚至邊界摩擦也不能保證。 
 曲軸軸頸與軸承的磨損是不均勻的,其磨損值取決于曲頸結構及載荷的大小、潤滑油品質和使用條件等。當這些條件相同時,磨損值取決于軸頸與軸承的配合間隙軸承的材料以及氣缸的磨損程度,當曲軸間隙增大或氣缸磨損下排氣量增加,使潤滑油變質。都將增加軸頸與軸承的磨損。 

2.1曲軸軸頸—軸承磨損的特點
曲軸的磨損特性取決于曲軸的結構和受力情況,中間軸頸磨損往往大于兩端軸頸,這是由于中間軸頸受力較大的緣故。 
主軸頸的磨損與連桿軸頸一樣。由于各軸頸負荷不均勻及負荷持續時間不同,軸瓦的磨損是不均勻的。但主軸承的橢圓度要比連桿軸頸小很多。對六缸機七道支撐瓦的曲軸而言,曲軸兩端主軸頸最大磨損部位在于一缸和六缸曲柄的對面,而中間最大磨損部位則恰恰相反,主軸頸沿軸向磨損是比較均勻的,一般沒有規律性的錐度發生。

2.2影響曲軸頸—軸承磨損的原因 
潤滑質量的影響:當潤滑油牌號選用不當或系統中有過多的機械雜質都會使曲軸磨損加劇。 
曲軸維修質量的影響:發動機在維修時曲軸裝配間隙過小,發動機工作溫度過高,曲軸會被咬死而發生燒瓦現象。如果配裝間隙過大會造成潤滑油泄漏使潤滑系壓力過低,破壞潤滑油膜產生。所以,裝配曲軸時要按技術要求進行選配。

2.3延長曲軸的使用壽命 
軸瓦間隙的確定:軸承與軸瓦的配合間隙應符合制造廠的規定,因軸承和軸瓦的配合間隙配合精度以及工作表面的貼合情況要求是很嚴格的,若過緊或過松以及接觸面過小,都容易使軸瓦磨損加快,甚至引起燒瓦抱軸的重大事故發生。 
冬季啟動前應先預熱發動機,使潤滑油溫度升高粘度降低增加潤滑油的可流動性,使發動機冷車啟動后各摩擦副得到良好的潤滑,冷車啟動應避免猛轟油門,這樣不僅增加了軸承的磨損并且此時潤滑系尚未建立起良好的油膜厚度極易發生斷軸現象發生。 
新大修或者剛剛啟用的新發動機初次磨合是非常重要的,不僅能獲得良好的軸瓦、缸套活塞間隙,而且對發動機今后的使用壽命起著極其重要的作用。 
加強對精濾器和濾清器的保養力度,確保潤滑油在使用中不被污染,使用規格牌號相當潤滑油降低對軸瓦腐蝕作用,控制發動機潤滑油溫度在80-90度之間防止溫度過高潤滑油膜變薄增加軸承的磨損。

3、齒輪的磨損 
3.1齒輪的磨損規律
發動機齒輪箱傳動齒輪的工作條件是非常惡劣的,特別是齒輪曲軸正時齒輪它滑動速度高傳遞載荷大。齒輪在工作中由于經常受配氣機構氣門開和閉節奏變化的負荷,齒面經常受到沖擊載荷;當發動機溫度過高齒面溫度升高時,使潤滑油變稀,再加上齒面比壓較大,油膜將會被破壞。 
齒輪在正常的工作條件下造成的磨損,可在整個齒面上看到非常均勻的光潔表面,齒面的磨損在節園區域最大,有時可以看到較深的溝痕,節園以上的齒面磨損較小,齒輪在工作中節園區域可以說基本上是滾動摩擦,磨損表現為疲勞削落加上嚙合時會產生很大的接觸應力,當壓力超過金屬的屈服極限時,齒面產生微觀塑性變形,并在凸輪交變載荷的多次重復作用下而疲勞。在薄弱部分產生削落形成麻點凹坑裂紋。在裂紋處形成應力集中,使裂紋逐漸發展,最后導致表面金屬剝離,形成較大的凹坑。 
齒根與齒頂由于滑動速度很快,當發動機高負荷長時間工作時,齒輪的工作處于高速運轉重載和潤滑不良散熱不好的環境下,接觸處局部產生高溫,齒面在高溫高壓下產生塑性變形,往往會使接觸處粘附造成粘附磨損。 
3.2如何延長齒輪的使用壽命
發動機在正常工作中要求有準確的配氣相、供油時間和較低的齒輪室噪音,這樣給發動機維修和保養提出更高的要求,首先應保證齒輪工藝質量,其次還應檢查各齒輪間隙在0.06-0.30mm之間,檢查各齒輪軸套間隙應在0.08-0.12mm,凸輪軸軸向間隙,正時惰齒輪及各齒輪側隙應在0.06-0.13mm。保證各潤滑油道暢通無油泥存在,及時更換潤滑油避免油質過臟加速齒輪磨損。

綜上所述,深入研究內燃機的磨損原因、磨損規律、早期預防措施,不僅使設備主機的使用壽命大幅度延長,也最大限度地保證了設備能長周期地正常安全運行。可見對設備的預知維修和主動維護管理的理念和管理措施是必不可少的,這就要求每位維修人員和工作人員必須熟悉掌握發動機的運行情況和專業知識,才能保證設備長時間的正常運行。

作者:不詳 來源:船泊天下

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