气缸套掉台的原因及对策
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60农机使 用与维 修2018年第7期柴油机汽缸套常见故障原因与预防措施杨贵斌(绥棱县职业技术学校,黑龙江绥棱1522〇0)摘要:汽缸套磨损会造成柴油机作业时出现油耗增加、功率下降、排气冒黑烟等故障现象;缸套凸肩断裂会造成 活塞、连杆、机体、水箱等零件失效。
重点对这两种故障原因进行了分析,提出了预防措施。
关键词:柴油机;汽缸套;故障原因;预防措施中图分类号:TK 428文献标识码:Adoi :10.14031/j .cnki .njwx .2018.07.050汽缸套是柴油机的主要易损件之一,上部内表面是燃烧室的组成部分。
在工作过程中,其内壁除直接受高温高 压燃气冲击外,还要承受活塞侧压力和高速往复运动的强 烈摩擦;外壁与汽缸体内壁组成冷却水腔,受冷却水的冷 却,在内外壁温差和爆发压力作用下,汽缸套受到很大的机 械应力和热应力。
其主要失效形式为:磨损、头部凸肩断 裂、拉缸、穴蚀等。
本文重点对柴油机汽缸套磨损和凸肩断 裂故障进行分析。
1汽缸套磨损在拖拉机使用一段时间后,作业时会出现油耗增加、功 率下降、排气冒黑烟等故障现象。
引起此类现象的原因很 多,其中一个重要的原因是汽缸的磨损量过大。
汽缸套的 磨损一般分为磨料磨损、熔着磨损和腐蚀磨损三类。
小型 柴油机汽缸套的主要磨损形式为磨料磨损。
1.1磨损原因理想状态下,在曲轴飞溅润滑及活塞环的作用下,汽缸 套内表面会覆盖一层很薄的油膜,活塞、活塞环工作时不与 缸套内表面直接接触。
但在实际使用过程中,因操作、维护 不当,常造成汽缸表面与活塞、活塞环局部接触,产生磨损。
影响汽缸套磨损的主要原因有:(1) 使用不当。
①新机或大修后的柴油机,磨合试运 转过程中,不按规程进行,磨合不到位,会造成汽缸套磨损。
② 刚启动时就加负荷运转,汽缸表面的润滑油膜形成不好, 会造成汽缸与活塞、活塞环的局部直接接触,产生磨损。
③ 经常超速超负荷使用柴油机,会使柴油机工作温度过高, 产生柴油机过热现象,造成润滑条件变差,必将加剧汽缸的 磨损;超负荷还会使柴油机工作粗暴,排气管冒浓烟,产生 大量积碳,形成磨粒,造成汽缸磨损。
气缸套的磨损原因及正确维护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。
认真分析气缸套磨损变形的原因,对于提高发动机的使用经济性有十分重要的意义。
一、气缸套磨损的原因分析气缸套的工作环境十分恶劣,造成磨损的原因也很多。
通常由于构造原因允许有正常的磨损,但使用和维修不当,就会造成非正常磨损。
1 构造原因引起的磨损1)润滑条件不好,使气缸套上部磨损严重。
气缸套上部邻近燃烧室,温度很高,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,使气缸上都处于干摩擦或半干摩擦状态,这是造成气缸上部磨损严重的原因。
2)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,润滑油膜形成和保持越困难,机械磨损加剧。
在作功行程中,随着活塞下行,正压力逐渐降低,因而气缸磨损呈上重下轻。
3)矿物酸和有机酸使气缸表面腐蚀剥落。
气缸内可燃混合气燃烧后,产生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,对气缸表面产生腐蚀作用,腐蚀物在摩擦中逐步被活塞环刮掉,造成气缸套变形。
4)进入机械杂质,使气缸中部磨损加剧。
空气中的灰尘、润滑油中的杂质等,进入活塞和缸壁间造成磨料磨损。
灰尘或杂质随活塞在气缸中往复运动时,由于在气缸中部位置的运动速度最大,故加剧了气缸中部的磨损。
2 使用不当引起的磨损1)润滑油滤清器滤清效果差。
若润滑油滤清器工作不正常,润滑油得不到有效的过滤,含有大量硬质颗粒的润滑油必然使气缸套内璧磨损加剧。
2)空气滤清器滤清效率低。
空气滤清器的作用是清除进入气缸的空气中所含的尘土和沙粒,以减少气缸、活塞和活塞环等零件的磨损。
实验表明,发动机若不装空气滤清器,气缸的磨损将增加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。
柴油机汽缸套常见故障分析柴油机汽缸套常见故障分析1 缸套穴蚀缸套穴蚀表现为在缸套外壁局部聚集着蜂窝状的细小穴眼,冷却水从穴眼中渗进油底壳。
穴蚀的发生大大缩短了柴油机的使用寿命,对穴蚀不可轻视。
故障原因:(1)冷却水含碱量过大或使用不合格柴油。
柴油在汽缸内燃烧后,产生一种酸性气体,这种酸性气体对缸套加工表面进行腐蚀,使汽缸壁产生麻坑。
不断腐蚀,麻坑深度越来越深,最后将缸壁蚀通产生小孔。
穴蚀产生的孔眼不易发现,增加了故障排除的难度。
碱性冷却水从水套一侧腐蚀缸套外壁,未穴通前肉眼无法观察到。
缸套使用时间过长,或经常加入含碱量大的冷却水,缸套腐蚀严重。
缸套被腐蚀产生孔眼后,停车熄火检查时,未发现穴眼渗水。
但发动机工作时,水泵进行泵水循环,冷却水道中产生压力,则冷却水从孔眼渗入油底壳。
停车熄火时,水道中压力消失,穴眼被水套中的水垢、淤泥等杂质堵塞,故难以发现。
往往在故障排除时,误判为缸套阻水圈老化或损坏,造成多次反复拆卸仍不能排除油底壳进水故障,必须引起注意。
(2)活塞与缸套配合间隙的影响。
活塞在汽缸套内做上下往复运动,活塞与汽缸套之间一定要存在配合间隙,但因受曲轴旋转运动的影响,活塞在横摆时对汽缸壁有冲击力的作用。
活塞对缸套的冲击随活塞与缸套间的间隙的增大而增大,间隙越大,越容易发生穴蚀。
排除与预防方法:(1)更换穴蚀的汽缸套,严禁使用不合格柴油,禁止加含碱量大的冷却水。
(2)缩小活塞与缸套的间隙是降低缸套振动强度的有效措施之一。
(3)提高缸套刚度,如增加缸套壁厚或采用不等厚缸壁,缩短上、下支承间的跨距等。
(3)选择合适的缸套定位环带与机体的配合,或者装橡胶密封圈以吸收振动能量。
2 汽缸套早期磨损汽缸套磨出台肩,使缸套活塞配合间隙很快增大,发动机压缩无力,功率下降,启动困难。
故障原因:(1)空气滤清器未及时保养或空气滤清器性能不良。
未按规定要求保养空气滤清器,则在旋风器进气管道和集尘杯等处,集结和粘附着很厚的尘土,使进气阻力增加,涡流运动速度降低,惯性力减弱,导致空气中的尘土不能被惯性抛出,尘土跟随空气进入集尘盘,盘中尘土即逐渐加厚,使滤清效果进一步减弱。
气缸套两种常见故障的原因及预防
嵇巍然
【期刊名称】《农机维修》
【年(卷),期】1998(000)002
【摘要】一、捣缸捣缸是重大的机械事故,轻则使活塞、连杆、缸套损坏,重则将损坏缸体、曲轴等零件,使整台发动机报废。
发生捣缸前柴油机工作不正常,无力、冒黑烟,并有严重的敲缸声,发生此现象应立即停车检查。
1.原因 (1)因连杆螺栓折断引起捣缸。
连杆螺栓的上紧力矩过大时,螺栓拉伸变形,因强度降低而折断;连杆螺栓的上紧力矩过小,轴瓦安装不到位,连杆螺栓产生很大的附加应力,并受冲击载荷而折断。
(2)因活塞销折断引起的捣缸。
由于磨损使活塞销与活塞、连杆铜套的配合间隙变大。
【总页数】2页(P18-19)
【作者】嵇巍然
【作者单位】黑龙江省齐齐哈机械化技术推广站
【正文语种】中文
【中图分类】S220.7
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柴油机汽缸套常见故障分析柴油机汽缸套是柴油机中非常重要的零部件之一,它直接影响着柴油机的工作效率和稳定性。
汽缸套是安装在柴油机缸体内的一个零部件,它起着密封气缸、保护缸体、导向活塞运动和散热等作用。
由于柴油机工作环境的恶劣以及长期使用的原因,柴油机汽缸套也是容易出现故障的零部件之一。
本文将针对柴油机汽缸套常见的故障进行分析,希望能够帮助大家更加了解柴油机汽缸套的使用和维护。
一、柴油机汽缸套腐蚀腐蚀是柴油机汽缸套常见的故障之一。
柴油机在长时间运转过程中,高温高压下会产生大量的尾气和燃烧产物,如果柴油机缸体散热不良或者水箱冷却系统出现故障,就容易造成汽缸套过热,从而导致汽缸套腐蚀。
腐蚀会使汽缸套表面产生磨损和凹坑,严重的话甚至会导致汽缸套破裂。
及时检查和更换柴油机的水箱冷却系统和散热系统是非常重要的。
柴油机汽缸套在长期使用后会出现磨损现象。
磨损主要是由于柴油机在高温高压下工作,活塞与汽缸套之间的摩擦产生磨损。
磨损会使汽缸套表面出现细小的划痕和磨损,导致活塞与汽缸套之间的密封性下降,影响柴油机的工作效率和功率。
柴油机汽缸套磨损时需要及时更换,以保证柴油机的正常工作。
柴油机汽缸套漏气是柴油机故障中比较常见的问题之一。
汽缸套漏气会导致气缸内部压力下降,影响柴油机的工作效率和功率。
汽缸套漏气的主要原因是汽缸套失效或者汽缸套与曜石配合不密,产生缝隙或者漏痕。
及时更换汽缸套,并且使用优质的汽缸套密封剂是非常重要的。
在日常使用中,要及时进行柴油机汽缸套的检查和维护,避免出现以上故障。
要选择质量有保证的汽缸套产品,并且按照规定更换机油和机滤,保证柴油机的正常工作。
希望本文对大家有所帮助,谢谢阅读。
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。
气缸套掉台的原因及对策
内燃机在使用过程中,由于合金铸铁气缸套的支承肩退刀槽处断裂而造成重大事故,轻者可使机器停止运转,重新进行维修,重者可使机器的机体、曲轴、连杆、活塞、凸轮轴等报废,造成重大经济损失。
造成这种事故的原因是多方面的,但主要有以下几方面的原因:一是气缸套材质强度方面的原因,二是气缸套机加工和机体加工方面的原因,三是安装配合间隙方面的原因,四是使用方面的原因。
一、气缸套材质强度方面的原因
制造气缸套的材料大多是在一般灰铸铁的基础上加部分合金元素而成,一般可达到HT200或HT25O的要求,但有时由于材料的熔炼温度偏底,合金元素配比不合理,孕育、浇铸速度、冷却速度、时间等严重偏离工艺要求时,可造成基体晶粒粗大,铸铁中的石墨粗大、超长,或产生过冷石墨、硬质相严重偏析聚集,严重枝晶等,均可造成材料的抗拉强度降低,而满足不了内燃机的使用要求,而造成断裂、形成重大事故。
二、气缸套和机体加工误差方面的原因
1、气缸套支承肩下端面退刀槽底处过渡圆弧R加工的过小或没有,可造成应力集中。
由于湿式气缸套在内燃机中是间隙配合,内燃机工作时,活塞作用于气缸套一交变力,交变力可使气缸套下部产生振动,由于气缸套的支承肩已被气缸套压紧在机体中,气缸套的振动在退刀槽处产生交变应力,随着内燃机转速的提高,交变力频率的提高和工作时间的增长,退刀槽处便产生疲劳,当达到材料的疲劳强度极限后,便出现裂纹,并逐渐扩大,直至断裂。
2、气缸套支承肩下端面相对配合处外圆中心线的位置误差及湿式缸套上下腰带外圆中心线的同轴度误差而引起的断裂。
气缸套在机加工成成品后,由于加工工艺,机床精度,工装精度,刀具、工件在前工序加工出下工序的定位尺寸和形状误差的大小等原因,都可出现位置度和形状误差。
有这些较大误差的气缸套装入机体后,在气缸套压紧力作用下,气缸套的支承肩处都存在着压紧力与反作用力,反作用力与压紧力之间有力矩,由于力矩的存在,这就在气缸套的支承肩退刀槽处产生了极大的内应力,(有的缸套在装配后就因此产生了裂纹)在使用后,由于缸套振动产生的疲劳等原因,而逐渐产生裂纹,而断裂。
3、气缸套支承肩下端面外圆倒角过小及退刀槽处圆弧R过大与机体装配造成的干涉。
气缸套支承肩下端面外圆处倒角加工的过小时,与机体相应配合处圆弧R加工的过大时装配,便出现装
配干涉。
气缸套支承肩下端面退刀槽处圆弧R过大,有的气缸套(特别是干式薄壁气缸套)设计的退刀槽深度过浅,过渡圆弧R大,而圆弧R的中心超出了配合处外圆的表面,这时如遇倒角过小的机体装配时,便产生干涉。
这两种装配后产生的干涉,安装缸盖后,都可产生压紧力与反作用力,两力之间都有力矩存在,都会使气缸套退刀槽处产生巨大的内应力,而引起气缸套从支承肩退刀槽处断裂。
三、安装配合间隙过小而引起的断裂
当气缸套内孔是最大实体尺寸(孔最小)与外圆是最大实体尺寸的活塞环配对时,该环的开口又是最小时,内燃机工作时,活塞环受热膨胀,而导致活塞环在气缸套内涨死,(维修新装配未磨合好时会出现这种故障),在涨死的这一瞬间由转动的曲轴、飞轮的旋转惯性,通过连杆传来巨大拉力,可将气缸套从退刀槽处拉断。
四、使用方面原因引起的断裂
当用户使用的燃油质量相当差,含杂质较多时,内燃机在工作时产生大量的积碳,积碳填满了活塞环槽和环开口处,在这种情况下,内燃机工作时,突然加大功率,(工程机械这种情况较多),活塞环急剧受热而膨胀,因活塞环开口处被积碳填满,而导致活塞环在气缸套内涨死,这一瞬间,内燃机的旋转惯性通过连杆转变成相当大的拉力,直把气缸套从退刀槽处拉断。
1、气缸套的安装方法不正确。
安装气缸套时,应先把装好密封槽的气缸套放入机体上的气缸套承孔中,然后用专用工具将木板平放在气缸套上面后,用小锤轻敲木板的方法将其装入。
可是,不少维修人员采用不正确的方法安装,致使气缸套支承肩断裂。
常见的错误的安装方法是:先将装好密封圈的气缸套放入机体上的气缸套承孔上,然后在不装气缸垫的情况下,装上气缸盖或将活塞销套在气缸套承孔周围的气缸盖螺栓上并压住气缸套凸台,通过拧紧气缸盖螺母的方法压装气缸套。
由于在压装时很难掌握气缸套压到位的时刻,所以往往在气缸套已被压到位后,继续拧气缸盖螺母。
这时,气缸套支承肩端面的边缘压在机体上,而压力则全部作用在气缸套凸台上,致使气缸套支承肩因受到过大的弯曲力矩而产生裂纹,甚至断裂。
2、在安装前未将气缸套及其承孔清洗干净或在安装时将气缸套支承肩下端面与机体的接触面涂了漆或胶。
这两种情况都会使气缸套凸台上平面的位置过高,使气缸套压在凸台上,造成支承肩断裂。
3、错装了其它型号柴油机的气缸套或气缸垫。
有些维修人员在安装气缸套和气缸垫时往往不注意检查它们的主要尺寸和适用的机型,以致错装了其他型号柴油机的气缸套或气缸垫,使气缸盖或气缸盖经气缸垫缸口压在气缸套凸台上,同样造成气缸套支承肩裂纹,甚至断裂。
例如:在
扬柴YZ4102QA型柴油机上错装了牟平6102QA型柴油机的气缸套后,由于牟平6102QA型柴油机气缸套凸台的高度(1.0mm)比扬柴YZ4102QA型柴油机气缸套凸台的高度(0.8mm)大,气缸套压到了气缸套凸台,造成气缸套支承肩断裂;在S195型柴油机上错装了重庆CC195型柴油机的气缸套以后,由于所装CC195型柴油机气缸套凸台的外径(d99mm)比S195型柴油机气缸套的缸口直径(d96mm)大,所以气缸垫压在气缸套凸台上,同样造成气缸套支承肩断裂;在改进了气缸套的玉柴YC6105QC型柴油机上错装了旧型号柴油机的气缸垫后,由于所用气缸垫的缸口直径(113mm)小于气缸套的凸台外径(115mm),所以气缸垫压在气缸套凸台上,也致使气缸套断裂。
五、解决以上问题的对策
要彻底消除引起气缸套断裂的诸多原因,需要我们缸套生产厂和内燃机生产厂以及用户都要引起高度重视,共同努力,从多个方面加以改进。
1、在气缸套的材质方面,我厂应严格把住原材料进厂检验关,不合格的原材料绝不使用。
严格配料,严格执行铁水熔化、浇铸、冷却工艺,保证得到合格的金相组织,提高气缸套材质的抗拉强度,满足内燃机的使用要求。
2、提高加工精度,气缸套的位置误差只能由工艺和装备的精度来保证。
目前我厂的机加工工艺是气缸套的支承肩上、下端面、退刀槽一次装夹车成;上、下腰带外圆采用两次装夹,用外圆磨床(干式的用无心磨床)分二至三次装夹加工出来的气缸套极易造成气缸套的上、下腰带外圆同轴度和支承肩下端面对外圆中心线的垂直度(或跳动)误差超差。
(虽然都是以内孔为基准加工时,但是采用多次装夹后,由于工艺装备、机床、加工工艺、操作者等诸多因素很难保证基准的统一)。
针对我厂实际,提出下列改进建议:
A、对目前的外圆磨加工工艺进行改进,要求各生产车间外圆磨工序必须实行一次装夹,加工上下腰带,不得掉头,以尽量避免由此带来的误差超差。
B、购置高精度数控车床,实行以车代磨,改进工装,进一步提高加工精度。
C、对原有的加工工艺重新编排,采用数控机床一次装夹来完成气缸套支承肩上、下端面,上、下腰带外圆尺寸的最终加工。
通过以上几项措施,解决和保证气缸套支承肩下端面对配合外圆中心线的垂直度(或跳动)及上、下腰带的同轴度误差。
3、加工气缸套支承肩处退刀槽所用刀具刃磨后的圆弧R,要加强检验,在使用中要强制换刀,严格按工艺操作,保证退刀槽底圆弧R和支承肩下端面外圆处倒角的尺寸。
目前我厂对此类问题
已有专项要求,尤其是汽配缸套,要求退刀槽刀具必须采用线切割机进行加工,严格按照图纸要求加工。
4、建议主机厂在气缸套形状、尺寸的设计上应该慎重、合理,保证退刀槽底部圆弧R和支承肩下端面外圆处倒角(机体对应部位的设计和加工)在气缸套与机体装配后不引起干涉。
同时建议主机厂适当降低上下腰带外圆表面的表面粗糙度,以利于我厂实施一次装夹车成支承肩上下端面和上下腰带外圆表面(干式缸套无心磨前的外圆),购置数控机床,推广以车代磨,以提高缸套的加工精度。
5、对于维修市场,应该加强对维修人员相关理论的培训,维修装配时,在活塞环装入活塞前应抽检活塞环的开口间隙,看是否合格,按照正确的方法安装,保持零件的清洁,不能涂漆或涂胶,还要注意相关件的型号和尺寸。
6、加强对用户的宣传工作,教育其在使用中不要只图便宜,使用劣质燃油,以免积碳过多,造成活塞环在气缸套中涨死。