柴油发动机气缸套磨损原因分析及预防(上)
F-DIESEL工程机械动力部件 2014/6/24 15:29:09
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)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。
(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。
(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。
(1)气缸磨损成锥角的原因。
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。
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。
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)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。
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。
(中国工程机械动力部件网)
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