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。
这就使气缸上部出现干摩擦，向下逐渐出现半干摩擦和液体摩擦。
造成活塞环在上止点处气缸壁磨损剧烈，向下则逐渐减轻。
2.1.
3.腐蚀磨损的影响：气缸内可燃混合气燃烧后，产生的水蒸气和酸性氧化物（如二氧化碳，二氧化硫，二氧化氮），溶于水而生成矿物酸，在燃烧过程中还生成有机酸（如硫酸，碳酸等）这些酸性物质附在气缸表面，对气缸表面产生腐蚀作用，气缸表面经腐蚀后形成松散的组织，在摩擦中逐步被活塞环刮掉。
而在气缸的上部不能完全被润滑油膜覆盖，其腐蚀作用更加严重。
矿物酸的生成及其对磨损的影响与气缸工作温度有直接关系。
冷却液温度低于80℃时，在气缸壁表面易形成水珠。
酸性氧化物溶于水而生成酸，这种作用随发动机冷却液温度的降低而增加。
2.1.4.多缸发动机各缸磨损不均匀，往往是冷却充分的气缸磨损更大，其主要原因是腐蚀磨损。
一般水冷式发动机，第一缸前部和最后一缸后部冷却强度大，其磨损也较大，特别是长期在低温环境下工作时，对磨损的影响尤其剧烈。
综上所述，气缸上部磨损最严重，特别是第一道环相对气缸表面，工作条件最差，其磨损也最严重。
2.2.气缸磨损成椭圆形的原因：在气缸横断面上即气缸的圆周方向上。
磨损往往呈不规则的椭圆形，它与发动机的工作条件，结构等因素有关。
2.2.1.做功行程时侧压力的影响。
活塞在做功行程时，以很大侧压力压向气缸壁，这样就破坏了润滑油膜，增加了气缸的磨损。
2.2.2.曲轴轴向应力的影响。
曲轴不断前后移动，加上曲轴的弯曲变形，造成活塞和活塞环在汽缸套内部产生不规则的运动，使气缸磨损形成的椭圆的长轴在曲轴轴线方向上。
3．气缸套早期磨损的原因
3.1．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，润滑油中的机械杂质和发动机自身的磨屑等，进入缸壁间造成磨料磨损。
3.2.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洁保养，进气支管，胶管
有破损，滤清效果差，将加速气缸套的磨损。
3.3.长时间低温运转。
长时间地低温运转，一是造成燃烧不良，积碳从气缸套上部开始蔓延，使气缸套上部产生严重的磨料磨损；二是引起电化学腐蚀。
3.4.柴油发动机经常处于高负荷状态下运转。
发动机温度一直处在95℃运转，润滑油变稀，气缸套与活塞环在高温润滑不良的条件下相对滑动，形成局部高温，发生熔融磨损，严重时会引起“拉缸”。
3.5.长时间怠速运转。
当发动机长时间怠速运转时，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。
发动机机体温度过低，润滑效果差，燃烧，产生积碳多，加速了气缸的早期磨损。
3.6.低温启动频繁。
柴油中的含硫量过高，容易生成腐蚀性气体，造成腐蚀磨损，这种磨损多发生在气缸的上，中部，要比正常磨损大1-2倍。
并且冷却液温度过低，会使最大磨损部位下移，气缸周围温度不均衡，使气缸断面的磨损不一样而使圆度误差加大，冷却液强度高的方向磨损大。
3.7.润滑不好。
不定期更换机油，所用的机油牌号不符合要求或机油太脏，变质，机油中有水等原因，使活塞与气缸之间润滑恶化。
其磨损量比正常值大3-4倍。
3.8.新的或大修后的发动机没有经过严格的磨合试运转就投入作业，造成气缸等零件的早期磨损。
3.9.维修不当引起的磨损
3.9.1．气缸套安装位置不当。
在安装气缸套时，若存在安装误差，气缸中心线和曲轴轴线不垂直，会造成气缸套非正常磨损。
3.9.2．连杆铜套孔偏斜。
在修理中，铰削连杆小头铜套时，铰刀倾斜而造成连杆铜套孔偏斜，活塞销中心线与连杆小头中心线不平行，迫使活塞向气缸套的某一边倾斜，也会造成气缸套非正常磨损。
3.9.3.连杆弯曲变形。
由于飞车事故或其它原因，受撞击的连杆会产生弯曲变形，若不及时校正而继续使用，也会加速气缸套的磨损。
3.9.
4.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。
4.减轻气缸套早期磨损的措施
4.1.正确起动和起步发动机。
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。
起动后应怠速运转升温，严禁使用大油门，待机油温度达到40℃时再起步；起步应坚持挂低速档，直到油温正常，方可转为正常作业。
4.2.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。
换油的同时也应清洁或更换机油滤清器。
经常检查和保持润滑油的数量与质量。
4.3.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，在作业条件恶劣和多风沙地区尤为重要。
4.4.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。
4.5.提高维修质量，严格按技术规范和标准实施作业。
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。
结束语：气缸套是在润滑不良，高温，高压，交变载荷和腐蚀物质作用下工作的，一般情况下，粘着磨损和腐蚀磨损是气缸套的主要损坏形式。
维修保养和使用不当是造成早期过度磨损主要原因，只有了解，掌握了气缸套的正常磨损和早期非正常磨损的规律，原因和预防措施。
才能在设备使用过程中，全员参与，科学规范的使用和维修保养设备，才能不断提高发动机的使用寿命。
提高设备的使用经济性。
参考文献
［1］陈新轩展朝永郑忠敏《现代工程机械发动机与底盘构造》人民交通出版社 2002年9月
［2］张立新董然平《现代车用柴油机维修手册》人民交通出版社 2004年1月
［3］张凤山王宏臣张立常《工程机械柴油机构造与维修》人民邮电出版社2007年8月。
