2.3活塞环与气缸套的摩擦磨损解析
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柴油机气缸套磨损和拉缸原因分析摘要:柴油发动机为油田钻井提供足量动力,但是在正常运转過程中也可能出现气缸套磨损,拉缸等不良现象影响柴油机的使用效果,甚至会造成安全事故,为了提升柴油发动机的使用寿命和质量,文章以柴油机气缸套磨损和拉缸原因分析为重点进行研究,提出相关措施.。
关键词:气缸套;磨损;拉缸;预防措施引言柴油发动机作为一种动力装置,是油田钻井的主要动力来源,而气缸套作为柴油机运转的核心部件与柴油机运行的经济性,使用性能均有直接关联.。
柴油机活塞和气缸套之间可能会出现严重磨损,拉缸等故障,文章分析气缸套磨损和拉缸故障的主要原因,提出解决方案,为降低柴油机运行成本,提高使用效益提供参考.。
1磨损1.1气缸套常见的磨损原因1.1.1磨粒磨损磨粒磨损常规情况下表现在气缸套的内壁,主要原因是因为外界的硬质颗粒进入到摩擦副当中,这种状态下柴油机运转,活塞不断进行往复运动,气缸套表面会出现刮痕和磨损.。
分析发现导致气缸内壁磨损加重的磨粒来源主要包括以下两个方面:空气当中的颗粒物、燃油润滑油当中的积碳.。
1.1.2腐蚀磨损磨蚀问题一般是由于柴油机在正常运转状态下,气缸套内壁材料和周围介质发生化学反应,导致表面材料脱落,研究发现,导致磨损问题发生的介质主要来源于柴油机的燃油.。
燃油和空气混合气体发生燃烧反应,生成水蒸气和酸性氧化物,气缸泡表面受到矿物酸与燃烧反应有机酸的影响,导致磨损问题加重.。
1.1.3构造原因産生的磨损气缸套结构不合理,同样会导致柴油机内部磨损加重.。
分析其主要原因,发现气缸套上半部分越接近燃烧室温度越高的位置,润滑油可能会受到空气冲力影响,同时又受到燃油影响,气缸上半部分的润滑条件不佳,磨损加重.。
除此之外,柴油机运行活塞长期处于网络运动状态下,气缸套上半部分受到的压力明显,润滑油膜难以保持,机械磨损更加严重.。
1.1.4 粘着磨损柴油机正常工作状态下,气缸套,活塞和活塞环长期处于高温高压状态,工作环境恶劣,而且由于活塞环和活塞相对运动速度非常大,所以油膜形成比较困难,而且容易出现破裂,导致活塞环和气缸内壁之间的润滑不足,局部干摩擦剧烈,也会导致温度的迅速升高,出现金属粘连,此时摩擦互相对运动金属粘着处被撕裂,这种反复撕裂-粘着的状态形成粘着磨损,由于这种磨损的速度非常快,所以更容易导致拉缸等不良后果.。
气缸磨损的规律1. 磨损概述气缸是内燃机中一个重要的部件,承受着高频率的往复运动。
长时间使用后,气缸内壁会出现磨损现象。
气缸磨损的规律与气缸材料、工作条件、使用方式等因素密切相关。
2. 气缸磨损类型气缸磨损可分为干磨损和润滑磨损两种类型。
2.1 干磨损干磨损指气缸工作时,缺乏润滑油膜或油膜不足而导致直接金属间的接触磨损。
干磨损常见于启动时、运行速度较低时或润滑油温度过低的情况下。
此时,摩擦热量无法有效扩散,气缸壁温度升高,使气缸与活塞直接摩擦,引起磨损。
2.2 润滑磨损润滑磨损是指在正常润滑情况下,由于气缸工作条件和材料的特殊性,造成气缸内壁磨损。
润滑磨损通常发生在高温、高速和较重负载的工况下。
3. 气缸磨损的原因气缸磨损的原因主要包括以下几个方面:3.1 摩擦因素气缸与活塞之间的直接接触会产生摩擦,摩擦热量不仅会导致气缸壁温度升高,还会加速气缸磨损。
3.2 金属材料特性金属材料的硬度、强度和粘度等特点决定了气缸的抗磨性能。
较硬的气缸材料具有更好的耐磨性能,但过硬的材料也容易形成活塞环的划痕。
3.3 润滑状态润滑油的性能和使用条件对气缸的磨损有重要影响。
正确选择并保持润滑油的使用合理,可以有效降低气缸磨损。
3.4 工作参数气缸的工作温度、工作负荷、工作速度等参数直接影响气缸的磨损情况。
高温、高速、重负荷的工况下,气缸磨损更为严重。
4. 磨损规律气缸磨损的规律主要表现为磨损速度逐渐增加和磨损形态的变化。
4.1 磨损速度逐渐增加在气缸使用初期,由于摩擦面光滑,磨损速度相对较慢。
随着使用时间的增长,摩擦面的金属颗粒逐渐累积,磨损速度逐渐增加。
此时,需要适当调整润滑油的使用时间和更换周期。
4.2 磨损形态的变化气缸磨损形态的变化主要包括表面磨损和孔蚀磨损两种类型。
4.2.1 表面磨损表面磨损是气缸内壁与活塞直接接触产生的磨损。
它主要表现为气缸内壁光滑度减弱,出现一定程度的磨痕、划痕和磨粒等,使活塞与气缸配合间隙增大。
1或2[率损耗、燃油和润滑油的消耗、使用寿命以及排气的颜色等都有着重大的影响。
因此,正确地认识气缸套磨损的类型及其产生的机理,并采取积极的预防措施和修复工艺,对于提高船舶柴油机的整机寿命和机械设备的使用效益有十分重要的意义。
本文探讨了船全面而系统地分析了船舶柴油机气缸套磨损的。
}{摘要与关键词之间空一行}{[英文标题三号Ari al 字体(加粗),居中,[Abstract] The cylinder liner is an important part of Marine diesel engine, as the poor working conditions of inner wall, it is easily to wear and its wear conditions will directly impact the seal performance between the cylinder liner and piston ring,and will have a significant impact on the start , power loss, the consumption of fuel and lubricants, life and exhaust gas colors of diesel engine. Therefore, the correct understanding the types and the producing mechanism of cylinder liner wear, and it has very great significance to take active preventive measures and rehabilitation process for raising the all marine diesel engine life and the use efficiency of mechanical equipment. In this paper, studying the marine diesel engine cylinder liner wear characteristics and the formation of laws, comprehensivly and systematicly analysising the types and the mechanism of the cylinder liner wear of marine diesel engine producing, and on this basis, putting forward the preventive measures and rehabilitation process of reducing the marine diesel engine cylinder wear in the using and repairing.{英文摘要两字采用四号Ari al 字体(加粗)}{[Abstract]后空一格,摘要内容均用小四号Arial 字体。
第三节活塞环与气缸套的摩擦磨损一、摩擦形式活塞环—气缸套是柴油机中一对重要的具有往复运动的运动副。
活塞环与气缸套受到高温、高压燃气的作用和冲刷,产生很大的机械应力与热应力。
工作表面受到腐蚀与严重的摩擦。
活塞往复运动速度在行程中点最大、止点位置为零。
所以,在恶劣的工作条件和低的运动速度下难于形成理想的液体动压润滑。
一般来说,活塞行程的中部工作表面易于实现液体摩擦,形成液体动压润滑,在上、下止点附近工作表面间形成极薄的边界油膜,实现边界润滑。
气缸中的高温不利于液体油膜建立。
因为高温,使润滑油粘度降低或氧化变质,使活塞头部变形影响正常配合间隙,使缸壁上已形成的油膜蒸发、氧化和烧损。
形成油膜的有利条件是:行程中点运动速度最大;己形成的油膜在下一个行程被更新之前暴露在高温中的时间极短,仅有几分之一秒;现代气缸油中的添加剂使润滑油的抗氧化安定性大大提高,增强了高温下保持油膜的能力。
二、气缸套的正常磨损柴油机的技术状态和使用寿命很大程度上取决于气缸套的磨损情况。
在正常工作条件下气缸套磨损是不可避免的。
一般只要气缸套的磨损量在允许范围之内(最大允许磨损量为0.4%~0.8%缸套内径),气缸套就处于正常工作状态。
1.气缸套正常磨损的标志气缸套正常运转工况下正常磨损的特征是最大磨损部位在气缸套上部,即活塞位于上止点时第1、2道活塞环对应的缸壁处,并沿缸壁向下磨损量逐渐减小,气缸内孔呈喇叭状。
气缸套左右舷方向的磨损大于首尾方向的磨损。
图2-7为气缸套正常磨损后缸壁纵向形状和磨损量示意图。
正常磨损的参数::圆度误差、圆柱度误差、内径增量(缸径最大增量)小于说明书或有关标准的规定值;缸套磨损率:铸铁缸套< 0.1mm/kh,镀铬缸套在0.01~0.03mm/kh之间;气缸工作表面清洁光滑,无明显划痕、擦伤等磨损痕迹。
2.正常磨损原因(1)处于边界润滑部位的局部金属直接接触引起的粘着磨损,或因过薄的油膜被工作表面的尖锋刺破,或因高温、速度低等使油膜未能形成或遭破坏。
柴油发动机气缸套磨损原因分析及预防【摘要】:气缸套的正常磨损有着一定的规律性。
汽缸套的正常磨损也具有必然性,但对设备不规范的操作,维修保养造成的早期磨损是可以避免的。
掌握汽缸套磨损规律对了解汽缸套早期磨损原因提供了理论依据,知其然,知其所以然,通过对造成汽缸套正常磨损和早期磨损原因的分析和总结,掌握正确操作和维修保养设备的方法和措施。
努力提高设备的完好率和使用率。
【关键词】:气缸套磨损规律正常磨损早期磨损汽缸套的磨损主要集中在轴向方向和径向方向。
1.气缸套正常磨损的规律1.1轴向截面的磨损规律:沿着气缸套轴向方向,在活塞环的有效行程范围里呈上大下小趋势,即磨成一定的锥度。
在第一道活塞环最上点略下处磨损最大,气缸活塞环接触不到的部位几乎没有磨损,于是形成了“缸肩”。
而最后一道活塞环以下部位几乎没有磨损。
1.2径向截面的磨损规律:在平行于气缸圆周方向的横截面上,气缸磨损不均匀,磨损成不规则的椭圆形。
一般是前后或左右方向磨损最大。
1.3.在同一台发动机上,不同气缸磨损情况也不相同,一般水冷式发动机的第一缸前壁和最后一缸的后壁处磨损较严重。
2.气缸正常磨损的原因。
2..1气缸磨损成锥角的原因。
2.1.1.摩擦力不等的影响:做功行程中,燃烧的高压气体通过活塞环间隙与活塞环与活塞之间的配合间隙,穿入活塞环背面,增大了活塞环对气缸壁的压力,活塞在上止点处,第一道活塞环对气缸壁的压力最大,可达2940kpa,第二道活塞环为735kpa,第三道活塞环为294kpa。
随着活塞的下行,工作气压逐渐降低,活塞环对气缸壁的压力也随之下降,由于活塞环对气缸壁的正压力大,摩擦力也随之增大大,气缸摩擦损失增加,所以越靠近气缸上部磨损越严重。
2.1.2.润滑条件不同的影响:活塞在它的工作行程中,不仅压力由大逐渐减小,而且温度也由上而下逐渐降低,活塞处在上止点时,燃烧室的高温使润滑油稀释而流失,并且上部高压气体的吹袭作用强,更促使稀释的润滑油被吹袭流掉,同时在燃烧气体作用下润滑油还有可能被烧掉。
活塞环的磨损及影响因素汽车发动机的活塞环和缸套之间的磨损具有如下几个特点:1.活塞环在上下止点之间作往复运动,速度从静止状态变化到最高达30m/s 左右,如此反复的做大幅度变化。
2.做往复运动时,在工作循环的进气、压缩、做功和排气行程中,汽缸压力变化很大。
3.因为受燃烧行程的影响,活塞环的运动经常是在高温下进行的,特别是第一道气环,在高温高压及燃烧生成物所产生的化学作用下,油膜很难建立,使其实现完全润滑比较困难,而常常处于临界润滑状态。
根据磨损机理,活塞环磨损可分为正常磨损、熔着磨损(划伤,擦伤)、磨料磨损及腐蚀磨损。
但这些磨损现象不会单独出现,而是同时存在并且相互影响。
按照磨损部位,活塞环磨损又可分为滑动面磨损和上下端面磨损。
一般来说,滑动面磨损比上下端面磨损大,滑动面主要是熔着磨损和磨料磨损;上下端面则以因活塞做往复运动而引起的撞击磨损为主。
活塞环滑动面最大磨损常出现在汽缸上止点位置,因为该处受高温气体作用,破坏了油膜,造成易于熔着的条件,从而加速了活塞环的磨损。
通常所谓的正常磨损实际上包含了轻微的熔着磨损和磨料磨损。
各道环滑动面磨损量不一样,第一道气环磨损量最大,第二道环约为第一道的一半左右,油环的磨损量最小。
例如,装在斯太尔WD615发动机上的活塞环经过500h可靠性试验后,第一道气环开口间隙磨损为0.4~0.6mm,第二道开口间隙磨损为0.25~0.4mm,油环开口间隙磨损为0.3~0.55mm。
但有时油环磨损比中间几道环还大,这是由于受到汽缸表面润滑油分布和吸附杂质的影响。
活塞环上下端面的磨损主要是因为机油燃油中的硬性残渣以及从大气中混进的尘埃颗粒在上下端面上形成的机械研磨,本质上是磨料磨损。
可是,当出现活塞的异常热变形、环槽侧隙变小时,也可能发生熔着磨损。
影响活塞环磨损的因素很多,其中活塞环的材料和形状、汽缸套活塞的材料和结构、润滑状态、发动机的结构形式、运转条件、燃油和润滑油的品质等是主要因素。
气缸磨损的一般规律及其产生原因
气缸磨损的一般规律主要包括以下几个方面:
1. 磨损是逐渐发展的过程,开始时磨损速度较慢,随着使用时间的增加,磨损速度逐渐加快。
2. 磨损程度与发动机的负荷、转速、冷却状况、润滑油的质量和使用方式等因素有关。
3. 磨损主要集中在气缸内壁的上部和下部,即“赛车道”和“封
闭面”,这是因为气缸内径的上半部分承受着较大的活塞压力
和温度。
产生气缸磨损的原因主要有以下几点:
1. 活塞和活塞环的磨损:活塞在气缸内上下运动时,由于磨擦和冲击力的作用,会对气缸内壁造成磨损。
同时,活塞环是连接活塞与气缸内壁的关键部件,其磨损也会直接导致气缸磨损。
2. 润滑不良:如果润滑油质量不好或油路堵塞,会导致润滑不良,使活塞与气缸内壁之间的磨擦增加,从而加速气缸磨损。
3. 温度过高:高温会使活塞和活塞环膨胀,增加与气缸内壁的接触面积和磨擦力,从而加速气缸磨损。
4. 洗涤不彻底:使用低品质的汽油或润滑油,或长期低速行驶,会导致活塞上沉积物残留在气缸内壁上,加剧磨损。
5. 过去磨损:由于发动机磨损,气缸的圆度和平度下降,以及气缸内壁的表面粗糙度增加,会导致新活塞与气缸内壁之间的磨擦增加,从而加速气缸磨损。
综上所述,气缸磨损是多种因素综合作用的结果,可以通过合理的使用和维护来减缓磨损速度,延长发动机的使用寿命。
气缸套的磨损规律、测量方法、维修与安装气缸套的磨损规律、测量方法、维修与安装气缸套的功用是引导活塞作往复运动,其上部与气缸盖和活塞顶之间构成燃烧室,燃料在其中燃烧、膨胀。
在发动机工作中承受高温、高压和活塞侧压力。
是压缩系的一个重要组件。
气缸套与活塞、活塞环在工作中作相对运动,产生自然磨损。
磨损后使活塞与气缸套的配合间隙、活塞环的端间隙增大,使压缩系统出现漏气。
发动机启动困难;功率不足;工作不平稳;排气冒白烟、蓝烟或两种烟兼有;耗油率高;水温和机油温度偏高,气缸盖、排气管等零件过热等现象。
一、气缸套的磨损由于活塞位于不同位置时的工作条件不同,其磨损量有明显区别。
磨损的一般规律是:活塞在上止点后8~12°(曲轴转角)位置时,第一道活塞环与气缸壁的接触部位磨损最严重。
在一个大修里程的使用期中,最大径向磨损可达0.2~0.3mm。
由上往下磨损量逐渐减小,这种上大下小的磨损使气缸成为"锥形",即不柱度。
在特殊情况下,如机油中未被滤清的金属屑和杂质,随机油溅到缸壁表面产生磨料磨损时,则磨损成类似"腰鼓形",这是因为这些金属屑和杂质,随活塞在气缸中部运动速度最大,因而对缸壁的磨削作用也最大。
在缸壁上部不与活塞环接触的部位几乎没有磨损,故形成一明显的台阶,俗称"缸肩"。
气缸的磨损除上述规律外,还会使气缸失去正圆形状而成椭圆形,即"不圆度"。
气缸失圆的原因随车型、结构及维护、使用条件的不同而不同。
柴油机一般是由于缸套侧面冷却效率较高(因冷却水从侧面进入)及活塞侧压力较大,使气缸壁的横向磨损大于纵向磨损而造成失圆。
此外,多缸发动机各缸的磨损量也不均匀,一般是冷却强度比较高的缸磨损量比较大。
二、气缸套的测量方法气缸套的磨损情况通常用量缸表测量。
量缸表就是在普通百分表的下面装一套联动的测量装置。
其测量方法如下:1.弄清磨损缸径的尺寸,并根据缸径尺寸选择合适的测量接杆,在测量杆上固定螺帽,将其拧入量缸表下端。
主机缸套异常磨损的常见类型和原因分析从理论上说,主机缸套的异常磨损⼤致有如下⼏种情况。
1.腐蚀磨损:主要是由于燃油中的硫所产⽣酸性产物(硫酸)的凝结,会使汽缸套严重腐蚀,便造成腐蚀磨损。
使缸壁上布满疏松的细⼩孔⽳,这是腐蚀磨损的显著特征。
腐蚀磨损在缸套的上部最为严重(如图1,汽缸形态呈典型的喇叭⼝状),这是因为缸套上部的油膜较薄,且形成油膜的能⼒也较差,隔离和中合硫酸的能⼒低。
虽然直接在此处凝结的酸少,但活塞上⾏时把下部⽣成的酸刮到了上部。
存在低温腐蚀的汽缸,有如图2所⽰的汽缸内壁表⾯发⿊的现象。
造成低温腐蚀的主要原因有下述⼏点:(1)油中含硫越多,⽣成的SO3也越多,露点就越⾼,当油的硫含量为1%时,SO3浓度已超过腐蚀危险浓度的下限,与此相应,露点则提⾼到130℃左右。
当硫含量为0.2%~0.5%时,露点温度接近⽔蒸⽓的凝结温度,增⼤了硫酸⽣成的概率。
⽽使⽤的汽缸油碱值偏低,不能充分中和⽣成的硫酸,就会产⽣低温腐蚀。
(2)⾦属壁温逐步降低会使⽔蒸⽓⼤量凝结,加快腐蚀。
因此,柴油机经常冷车启动、缸套出⼝冷却⽔温过低、缸套⽔温波动幅度过⼤、缸套出⽔温差过⼤等均容易形成低温腐蚀(3)过剩氧的存在是使SO2氧化成SO3的基本条件。
空⽓过剩系数越⼤,过剩氧越多,SO3也越多。
随着空⽓过剩系数的降低,烟⽓中的SO3浓度显著减少,接近或⼩于腐蚀危险浓度,同时露点也随之降低。
当空⽓过剩系数⼩于1.1(含氧量⼩于2%)时,露点急剧下降。
因此扫⽓压⼒并不是越⾼越好。
(4)柴油机扫⽓温度偏低,过低的扫⽓温度不利于⽔汽的分离,扫⽓温度控制在40-50度为宜。
(5)空冷器汽⽔分离装置失效,增压空⽓中的⽔分不能分离,⼤量⽔分进⼊汽缸,为硫酸的⽣成提供了条件。
2.磨粒磨损:磨粒磨损的主要特征是汽缸壁表⾯沿活塞运动⽅向有平⾏直线状的拉伤痕迹。
其表⾯形态如图3,与腐蚀磨损不同的是,其磨损量⾃下部往上呈较为⾃然的过度,⽽腐蚀磨损,在上部呈突变型的过度。
汽车发动机气缸套磨损有什么现象,有哪些原因会引起汽缸套
的磨损?
汽车发动机气缸套是汽车上一个极其精密的零部件,气缸套如果稍有磨损会给发动机性能带来很大影响。
气缸套磨损一般有两种现象,即气缸镜面的磨损和气缸套外壁的腐蚀。
对于气缸镜面的磨损一般有以下几个原因。
第一个是由于活塞上部与下部受力不均匀,造成活塞环紧压气缸壁,使得润滑效果变差,机械磨损加剧,缸镜面的磨损呈上重下轻的态势。
第二个是空气中或者润滑油中的杂质颗粒进入活塞缸,加之活塞的高速运行,会造成很严重的磨料磨损。
第三个是气缸套的上部临近气缸的燃烧室,温度很高,在燃烧室巨大气体压力的冲击下,使得气缸上部摩擦加重,造成气缸上部磨损较严重,最后就是安装维修造成的气缸中心线与曲轴的周轴线不垂直,造成气缸的磨损。
对于气缸套外壁的腐蚀,通常有以下两个原因。
第一是在发动机每个工作循环中,活塞作用于气缸反复变化的侧向力,这种侧向力使得气缸套发生剧烈震动以至于变形,加之冷却液内的空气和水作用引起的电化学反应,造成气缸外壁的穴蚀,另一个就是气缸的高频振动,使得冷却液与气缸分离的瞬间,形成局部真空,引起泠却液析出气泡,而当气泡受压破裂的瞬间,产生巨大的压力波,致使气缸套表面剥落。
综上来看,对于汽车发动机气缸套应经常维护、及时保养,才能延长气缸套使用寿命。
气缸套的磨损规律与减轻其磨损的措施
员力勋
【期刊名称】《客车技术》
【年(卷),期】2001(000)001
【摘要】@@ 1气缸套磨损规律rn气缸套的磨损因活塞在不同位置时工作条件的不同,其磨损因部位的不同而有着明显的区别.磨损的一般规律是:活塞在上止点后8°~12°(曲轴转角)位置时,第一道活塞环与气缸壁的接触部位磨损最严重.在一个大修里程的使用期中,最大径向磨损可达0.2~0.3 mm.由上向下,磨损量显著减小.这种上大下小的磨损,使气缸成为"锥形".在特殊情况下,如机油中未被过滤出的金属屑和杂质随机油激溅到气缸壁表面产生磨损时,气缸则磨损成类似"腰鼓形".这是因为这些金属屑和杂质随活塞在气缸中部运动速度的增大而对气缸壁的磨削作用也增大.在气缸壁上部不与活塞环接触的部位几乎没有磨损,所以形成一个明显的台阶,俗称"缸肩".
【总页数】1页(P52)
【作者】员力勋
【作者单位】新疆石河子市西营教育中心
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.应用"TTME"法对气缸套磨损规律进行精密测量的研究 [J], 于永新;王海山;郑义忠
2.减轻气缸套磨损的措施 [J], 赵祖祥
3.浅谈气缸套磨损原因及减轻磨损措施 [J], 张树君;张国军
4.气缸套的磨损规律、测量方法、维修与安装 [J], 申玉增;王彦琴
5.气缸套的磨损规律与预防措施 [J], 沈德良
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