康冰

摘 要：有些新裝配好的柴油機(jī)，在運(yùn)轉(zhuǎn)初期氣缸套就出現(xiàn)異常磨損，甚至拉缸。了解氣缸套磨損的一般規(guī)律和影響因素，對(duì)避免氣缸套早期磨損有很重要的意義。

關(guān)鍵詞：拖拉機(jī)；氣缸套；磨損特點(diǎn)；因素分析

中圖分類號(hào)：TK407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.055

近10年來，為了提高車輛的經(jīng)濟(jì)性，柴油機(jī)一直在不斷強(qiáng)化，提高功率，從而使氣缸套的工作條件進(jìn)一步惡化。這使得氣缸套的磨損及其改進(jìn)措施在柴油機(jī)的研制、修理中一直是重要的研究?jī)?nèi)容。氣缸套在磨損過程中受到物理、化學(xué)和機(jī)械的綜合影響，因此磨損原因和具體的磨損過程是一個(gè)較復(fù)雜的問題。有些新裝配好的柴油機(jī)，在運(yùn)轉(zhuǎn)初期就出現(xiàn)異常磨損，甚至拉缸。因此，了解氣缸套磨損的一般規(guī)律和影響因素，對(duì)避免氣缸套早期磨損有一定的意義。

1 氣缸套磨損特點(diǎn)

氣缸套的磨損，可以根據(jù)產(chǎn)生的原因不同大致分為以下3種形式：

（1）磨料磨損。磨料大多數(shù)情況下是隨進(jìn)氣而進(jìn)入氣缸套的，有的柴油機(jī)也可能是從下部由飛濺潤(rùn)滑油帶入。這時(shí)，磨料磨損只在短期內(nèi)出現(xiàn)，如安裝及修理后的運(yùn)轉(zhuǎn)初期。如果進(jìn)氣系統(tǒng)由于損壞而引起沙礫不斷進(jìn)入氣缸，就會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生磨料磨損。柴油機(jī)若使用了鍍鉻活塞環(huán)或氣缸套，其鉻層剝落會(huì)引起長(zhǎng)期的磨料磨損。從外觀上可觀察到，有這種磨損的缸套內(nèi)圓工作表面上沿活塞運(yùn)動(dòng)方向有均勻平行的直接劃痕，手很容易感覺到，個(gè)別大的磨料亦會(huì)產(chǎn)生大面積的擦傷。

（2）腐蝕磨損。燃油中的硫在燃燒中會(huì)生成二氧化硫和三氧化硫，在有水分存在時(shí)就會(huì)生成硫酸，從而腐蝕氣缸套。在柴油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)或冷車啟動(dòng)時(shí)，燃?xì)庵械乃魵庠诟妆谏夏Y(jié)，或空氣冷卻器內(nèi)凝聚的小水滴被吹入氣缸內(nèi)，水分一方面破壞油膜，另一方面，由于凝結(jié)在缸壁上的水分的溫度已下降，它從燃?xì)庵形杖趸颍⒅苯釉跉飧妆谏闲纬闪蛩?，腐蝕氣缸壁。尤其是潤(rùn)滑油不足時(shí)，硫酸直接與金屬接觸，大大加速了腐蝕進(jìn)程。而被腐蝕表面有較疏松的細(xì)小洞穴，使得抗磨損性能大大下降，磨損加速。同時(shí)，腐蝕產(chǎn)物又是磨料，更加劇了磨料磨損。

（3）黏著磨損。在高溫高壓下，活塞環(huán)與氣缸套之間的油膜極易破裂，實(shí)際上它們是在邊界摩擦甚至干摩擦下工作，此時(shí)，摩擦副某些部位金屬直接接觸，滑動(dòng)時(shí)，使摩擦表面拉出溝槽，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱，缺乏足夠的潤(rùn)滑油，摩擦熱散發(fā)不出去，接觸點(diǎn)的溫度上升，在接觸點(diǎn)可能產(chǎn)生焊合。繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，黏著點(diǎn)被撕破，同時(shí)使一個(gè)表面的材料轉(zhuǎn)移到另一個(gè)摩擦表面上。在摩擦副表面接觸點(diǎn)上，黏著材料轉(zhuǎn)移的過程是反復(fù)進(jìn)行的，有些微粒就從表面上脫落下來形成磨屑。所以黏著磨損的過程可描述為：摩擦表面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，黏著點(diǎn)被剪切，一個(gè)摩擦表面金屬材料黏附在另一個(gè)摩擦表面上，形成了材料的轉(zhuǎn)移。再黏著，再剪切，最后摩擦表面破壞并剝落形成磨屑。黏著磨損是當(dāng)物體表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其表面因焊合作用的結(jié)果，造成接觸表面金屬損失的過程。表面的特征是錐形坑、魚鱗凹坑、拉傷等。

與前兩種磨損形式相比，黏著磨損是一種破壞性更大的異常磨損，即通常所謂的“拉缸”。

以上三種磨損形式一般情況下是同時(shí)存在并相互影響的，但在一定條件下，總有一種磨損占主要地位。要解決磨損問題，則首先要鑒別磨損形式，找出影響磨損的因素。

2 氣缸磨損影響因素

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。改善氣缸磨損狀況的結(jié)構(gòu)有：合理設(shè)計(jì)臺(tái)肩，以減少因擰緊氣缸蓋螺栓而引起的氣缸套變形。氣缸套變形而引起的竄油、漏氣、潤(rùn)滑油污染等，將大大加劇磨損；合理設(shè)計(jì)冷卻水道，以降低二沖程柴油機(jī)排氣口間筋部的表面溫度；在保證獲得適宜的冷卻溫度前提下，盡量增加氣缸套的厚度，以增加其剛度。

（2）潤(rùn)滑油質(zhì)量。潤(rùn)滑油的性能直接影響到氣缸套的磨損。如使用的燃油中含硫量較高時(shí)，采用堿性潤(rùn)滑油能中和酸性，降低酸蝕，減少磨損。此外，潤(rùn)滑油的污染對(duì)缸套磨損的影響更為突出。當(dāng)其中混入機(jī)械雜質(zhì)或沙粒、積碳等雜質(zhì)時(shí)，勢(shì)必增加了氣缸套的磨粒磨損。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。冷卻系統(tǒng)工作不良，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度過高或過低，均會(huì)加劇氣缸套磨損。如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度較低，使燃燒室溫度過低，燃油燃燒不充分，積碳增加，形成磨粒磨損；如果冷卻水的溫度過高，會(huì)導(dǎo)致機(jī)油變稀或變質(zhì)而失去潤(rùn)滑油的減磨、冷卻的作用。

（4）柴油機(jī)裝配質(zhì)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，氣缸套總磨損量的1/3是由于間隙不對(duì)、裝配不正所引起的。氣缸套與活塞的間隙越大，磨損越大。而氣缸套與活塞的軸線不重合，甚至產(chǎn)生偏斜，將使?jié)櫥闆r惡化，磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)易引起嚴(yán)重的擦傷及拉缸?；钊N與活塞裝配過緊，熱膨脹后，使活塞銷孔周圍厚壁處變形大，則銷孔處的活塞裙部與缸壁間隙變小或消失，破壞了油膜。同時(shí)，使活塞銷兩端的水套容積變小，此處溫升較高，增加了活塞銷孔處的膨脹量，導(dǎo)致拉缸。

（5）柴油機(jī)修理質(zhì)量。氣缸鏜磨偏移，曲軸彎曲和連桿軸承平行度超限等，均會(huì)使活塞在氣缸運(yùn)行中靠偏，則局部油膜遭破壞而形成干摩擦，造成氣缸套的磨損加劇。

（6）柴油機(jī)的工作狀況。也是影響缸套磨損的重要因素，如頻繁倒車，長(zhǎng)期冷車啟動(dòng)，超負(fù)荷運(yùn)行或長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，加載太快等等，均會(huì)使磨損加劇。