缸套异常磨损原因毕业论文

缸套异常磨损原因#毕业# “某某”轮主机缸套异常磨损 原因及解决措施 专 业 轮 机 工 程 届 别 学 号 姓 名 指导教师 , 原 创 声 明 本人 郑重声明:所呈交的论文“ 轮主机缸套异常磨损原因分析及解决措 的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和施”，是本人在导师 致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。 论文作者(签字): 日期: 年 月 日 - I - 摘 要 磨损是船用柴油机最常见的失效模式之一。随着目前船舶主机所用的油料越来越低劣使得气缸套工作条件更加恶劣，缸套磨损尤其是缸套表面的异常磨损的研究尤其重要。 通过认识气缸套异常磨损的类型气缸套及与其失效有关结构的构造特点和材料特性，弄清缸套磨损机理。分析气缸套异常磨损产生的原因，从设计，制造，安装，使用，维修保养，检修等方面着手，探讨缸套异常磨损的形成规律及其危害，提出预防解决各种磨损故障的方法。 论文的研究课题有利于掌握磨损产生的机理和规律，有利于采取积极的预防措施和修复工艺。对柴油机的设计安装，使用保养有一定的指导意义，也有益于提高船用柴油机的寿命和机械设备的使用效益。 关键词:柴油机，气缸套，异常磨损 - I - Abstract Wear is a Marine diesel engine failure mode of one of the most common. With the current host used more and more oil ship inferior makes the cylinder liner more bad working conditions, cylinder liner wear especially the abnormal wear of cylinder liner on the surface of the study is particularly important. Through the understanding of the cylinder liner wear types of abnormal cylinder and its failure on the structure of the structure characteristics and material properties, making clear of the cylinder liner wear mechanism. Analysis of the cylinder abnormal wear, cause of from the design, manufacturing, installation and use, maintenance, repair, so as to work out, this paper discusses the formation of the abnormal cylinder liner wear law and its harm, puts forward the prevention to solve all wear the method of fault. This research helps to grasp the production mechanism of wear and rule to take active measures to prevent and repair technology. On diesel engine design installation, use maintenance has some significance, are also good for improving Marine diesel engine's life and the use benefit of the mechanical equipment. Key words:Diesel engine,Cylinder sleeve,Abnormal wear II 目 录 前 言 ................................................................................................................................... 1 1气缸套磨损的机理、规律及其种类 .................................................................................. 2 1.1正常的磨损 .............................................................................................................. 2 1.2 异常的磨损 ............................................................................................................. 3 1.2.1气缸套异常磨损的特征 ................................................................................ 3 1.2.2异常磨损的种类及原因分析 ......................................................................... 4 1.2.3主机气缸套异常磨损的实际分析 ................................................................. 6 1.2.4异常磨损的危害 ............................................................................................ 7 2预防气缸套异常磨损的措施 .............................................................................................. 7 2.1 合理选配气缸套材料 .............................................................................................. 7 2.1.1选择耐磨性材料 ............................................................................................ 8 2.1.2对缸套表面进行耐磨处理............................................................................. 8 2.2良好的磨合 .............................................................................................................. 8 2.3选择正确的启动方式 ............................................................................................... 8 2.4保持良好的润滑 ...................................................................................................... 9 2.5保证柴油机的正常工作温度 ................................................................................... 9 2.6加强日常管理，提高检修质量 ............................................................................... 9 2.7改善柴油机的工作状况 ......................................................................................... 10 2.8按照厂家提出的要求合理用油 ............................................................................. 10 3气缸套磨损的修复工艺.................................................................................................... 11 3.1气缸套正常磨损的修复 ......................................................................................... 11 3.2气缸套异常磨损的修复 ......................................................................................... 11 3.2.1修理尺寸法 .................................................................................................. 11 3.2.2恢复尺寸法 .................................................................................................. 11 结 论 ................................................................................................................................... 11 致 谢 ................................................................................................................................... 12 参考文献 ............................................................................................................................. 14 - III - 前 言 气缸套是船舶柴油机燃烧室部件中的主体构件，其主要失效模式为磨损，随着目前航运事业的发展，中低速柴油机的普及以及营运成本的逐年提高，船舶所用的油料越来越低劣使得气缸套工作条件更加恶劣，在此情况下，气缸套磨损问题日益突出，尤其是缸套表面的异常磨损更应引起轮机员的充分重视。 由于部分操作者对气缸套的维护保养不够充分，以及对磨损的成因及危害认识不足，在早期的磨损中，未引起足够重视和采用有效的措施加以预防，如果缸套异常磨损超过正常，燃烧室就会失去密封性，使其工能性能变坏，加之气缸内部恶劣的工作环境，高温，高压，交变载荷等的连续作用，很容易发生异常磨损导致机械故障，最终造成不必要的经济损失，给企业经济效益带来了一定的影响。 为此，研究气缸套的异常磨损情况，有助于掌握缸套异常磨损形成规律，认识其产生的危害性。从而对于主机营运中的维修保养，和气缸套磨损故障的预防和检修有一定的指导意义～而且，通过及时有效的故障修复也有益于提高船用柴油机的寿命和机械设备的使用效益。 气缸套是柴油机的主要固定部件之一，也是燃烧室部件中的主体部分，气缸套和缸体组成气缸，由气缸的工作条件可知要求它具有足够的强度和刚度，要有良好的耐磨性和抗蚀性，并要求对它进行良好的润滑和冷却。在气缸套和气缸盖的结合面，气缸体和气缸套结合面还要有可靠的气封和水封。减少磨损要着手于造成此种失效的各类原因。 气缸套的材料采用灰铸铁，耐磨合金铸铁，或球墨铸铁制造。在润滑良好的工况条件下，活塞组件与气缸套的磨损非常小，铸铁气缸套一般不超过0.10 mm/kh，镀铬气缸套一般为0.01-0.03 mm/kh，正常的磨损是不可避免的，正常标准(0.4,,0.8,缸径)。若远大于正常值，便为异常磨损可能使燃烧室就会失去密封性，使气缸套的工作性能变坏，柴油机性能急剧下降，出现启动困难，功率下降，燃油和润滑油的消耗量增大，使用寿命缩短以及排气冒黑(蓝)烟等现象。 由于气缸套异常磨损问题的复杂性，迄今为止研究人员还无法完全依赖一些先进的仪器设备和某些类似机型所获得的经验来对付柴油机发展的要求。 本文探讨了船舶柴油机气缸套异常磨损的形成规律，针对气缸套表面几种典型的异常磨损图像，通过对气缸套表面磨损的机理分析，全面地分析了船舶柴油机气缸套异常磨损的类型以及形成规律，并在此基础上，提出了在主机的使用和维护检修中采取措施减少船舶柴油机气缸套磨损及其预防和修复工艺，为船舶机务管理人员维护和修理提供参考。 - 1 - 1气缸套磨损的机理、规律及其种类 气缸套的磨损是一个非常复杂的过程，其原因既有物理方面的因素，也有化学方面的因素。根据磨损机理的不同，有正常磨损和异常磨损。异常磨损又分为粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、撞击磨损及复合磨损等。当柴油机在不同工况下工作时起主导作用的磨损类型也不同。 1.1正常的磨损 气缸套的正常磨损规律如图1-1所示。 a) 纵截面磨损规律; b) 横截面磨损规律 图1-1 气缸套正常磨损规律 发动机在工作时高速旋转，气缸套磨损由于活塞位于不同位置时相应的工作条件不同，其磨损量有明显区别。 一般规律是在气缸套的纵截面呈锥形，且最大磨损位置在活塞处于上止点时，活塞在上止点8度至12度(曲轴转角)位置时，即第一道活塞环与气缸壁接触部位磨损最严重，形成明显的台阶;而沿气缸套由上向下磨损逐渐变小，气缸中部由于润滑条件较好，因而磨损较小而均匀;在活塞环下止点处磨损也比较严重。这种上大下小的锥形磨损是因为上部接近燃烧室，温度较高，活塞运动速度又低，油膜比较薄或处于边界摩擦状态，活塞在此位置的速度为零，而且在上止点位置活塞环对气缸壁的压力最大，换向时还有冲击作用，此外还有酸性物质的腐蚀作用，温度又高，金属抗磨性差，磨料积存也较多，便形成了上下止点磨损严重，尤其第一道活塞环磨损最为严重的正常磨损。这种上大下小的磨损，使气钮成为“锥形”。 在缸套横截面上的磨损呈椭圆形，椭圆的长轴在垂直于曲轴中心线的方向上，即横截面的磨损量左右方向大于首尾方向。这是由于侧推力的作用(指筒状活塞)，同时活 2 塞往复运动的转向点也在左右方向，这都是造成磨损量大的原因。故一般十字头柴油机横截面的磨损的长轴也是在左右方向。若磨损量的椭圆长轴不在左右方向，就要进行具体分析，最大的可能即气缸、导板和曲柄三者的中心线没有调整好而造成的。 正常磨损的参数:圆度误差、圆柱度误差、内径增量小于说明书上有关标准值。 气缸工作表面清洁光滑，无明显划痕、擦伤等磨损痕迹。 1.2 异常的磨损 1.2.1气缸套异常磨损的特征 (1)缸套和活塞环的磨损率均很高，大于标准值，大大超过正常磨损率。一般把铸 气缸套磨损超过正常标准铁气缸套磨损率,0.1mm/k h，活塞环磨损率,0.5mm/k h ， (0.4,,0.8,缸径)时，便为异常磨损。 (2)异常磨损的磨损产物颗粒比正常值较大。一般正常磨损的磨屑直径,1μm，而异常磨损的磨粒屑直径可以达25μm,30μm。 (3)气缸套工作表面明显脏污，有明显的划痕、擦伤、撕裂等伤痕，甚至咬缸和拉缸现象，或者气缸壁表面发蓝有明显的烧灼现象。甚至缸套工作表面形貌和金相组织发生变化。 气缸套异常磨损在吊缸检修时可以凭借直观判断，或者通过测量缸径，计算出的磨损率、圆度误差和圆柱度误差等来判断。 图3-1 气缸套磨损后纵截面形状及磨损量示意图 其中图3-1中:a为气缸套正常磨损后缸壁纵截面形状和磨损量的示意图， b,g为缸套异常磨损后纵截面形状和磨损量的示意图。 其中b为缸套上部因新气携大量尘埃进入气缸和燃烧不良产生大量积炭引起的磨损。 c为润滑油中机械杂质过多，筒状活塞式柴油机缸套润滑自下向上布油，造成下部 - 3 - 严重磨损。 两者均为典型的异常磨粒磨损。 d为上述两种因素并存时造成的严重磨损。 e为缸套异常粘着磨损，特点是活塞位于上止点时第一道活塞环对应缸壁磨损异常增大，甚至出现大面积拉伤的拉缸现象。 f是燃油含硫量高或柴油机经常冷车起动使缸套上部腐蚀磨损严重，磨损量为正常磨损量的1,2倍。腐蚀产物脱落引发二次磨粒磨损，使缸套中部磨损严重，磨损量为正常磨损的4,6倍。 g是冷却水温过低导致的缸套下部严重腐蚀磨损。f)、g)两者均是是典型的腐蚀磨损。 以上各种情况是典型的，原因是单一的，然而实际船舶柴油机缸套磨损情况则是复杂的，原因是多方面的。柴油机的异常磨损往往是两种或两种以上的典型磨损的组合。 1.2.2异常磨损的种类及原因分析 1)疲劳磨损 气缸套，活塞，活塞组发生疲劳磨损，主要体现在活塞环上，由于活塞环交替的接触气缸套表面产生交变的接触应力，使活塞环和气缸套表面产生剪切应力。在剪切应力的作用下活塞产生严重的变形，并在表面有缺陷的地方产生应力集中，导致活塞环因疲劳过度而剥离严重的甚至失去弹性折断，同样气缸套内部的剪切应力也会使其在内部缺陷的地方产生应力集中，从而引发裂纹，并逐渐扩展并最终导致材料的断裂和剥落。 2)腐蚀磨损 这种磨损占主导地位，在上止点位置最大几乎是正常磨损的一到两倍，并出现较小的洞穴。腐蚀磨损是由于气缸套和活塞环在接触过程中，材料表面与周围介质发生化学反应或电化学反应。柴油机气缸内燃油混合气体燃烧时会产生酸性的腐蚀性气体，在柴油机运转过程中，如果冷却水温度太低，此时气缸套内壁温度过低，如果气缸壁温低于水蒸气露点温度，酸性气体和水蒸气化合生成腐蚀性的生成矿物酸和有机酸，附在并凝结在气缸壁表面，与缸壁发生化学或者电化学反应，造成气缸壁表面，活塞，活塞环组的腐蚀。其中，有机酸是碳氢化合物燃料燃烧时生成的，矿物酸则是燃烧时生成的气体溶于燃烧时生成并附于缸壁上的水分形成的。当活塞和活塞环往复运动时，腐蚀的表面剥落，暴露出的金属又重新被腐蚀，从而加重了缸套的磨损。因此柴油机在运行过程中，要控制好冷却水的温度，应禁止在水温过低时长时间运行;在使用过程中加注的润滑油不符合标准，酸碱性高，也会对缸套有腐蚀作用。 3) 磨粒磨损 磨料磨损主要是外部进入的机械硬质颗粒或者磨屑，通过各种途径进入气缸、气缸套、活塞、活塞环的润滑面间隙，当它们相互运动时，对摩擦表面产生磨料的作用，特别是空气带入的磨料对气缸套磨损的影响最大，在摩擦表面由于滑动而出现犁沟或产生 4 塑性变形，从而引起零部件之间的异常磨损，机油中含有杂质也会导致磨粒磨损。一般情况下，气缸内吸入的空气过脏以及严重积炭造成的磨损，其磨损最大部位在气缸套的中上部;润滑油中含有大量的硬质微粒而造成的磨损，其磨损最大部位在气缸套的中下部。 空气带入的磨料磨损是柴油机最常见的，也是最难控制的一种磨损。空气滤清器清洁效果差，如果存有较多尘埃或者含有硬质颗粒的不清洁的空气被吸人柴油机进气系统中，这些尘埃硬质颗粒随着进气最终进入气缸，在滑动面间隙中对产生相对运动的摩擦表面就产生磨料作用，造成气缸套活塞环组发生磨粒磨损。实施维护保养过程中如果操作现场的风沙、粉尘很大，零件清洁不干净，那些有损伤的零部件进行现场打磨等工作后没有及时进行清理或者晚点才完成装配，在装配时就会将不洁颗粒带入柴油机内部，这些杂质一旦进入气缸，就会导致发生磨料磨损。润滑条件恶劣，机油滤清器滤清效果差遗漏的杂质，柴油机积炭严重，燃油脏污，都能加速活塞环的磨粒机械磨损。 柴油机初期未经充分磨合，缸套和活塞环、活塞间的摩擦表面尚未处在良好配合状态，此时就高转速、高负载运转，再加上没有良好的润滑会发生磨粒磨损;喷油器雾化不良的情况下，柴油冲刷气缸壁，导致削弱了机油的润滑怍用，也会引起气缸套的异常磨损。柴油机供油角提前角过大供油太早，燃烧粗暴，热负荷大，导致缸套热量传不出去，会导致异常磨损。供油过多，过多的润滑油进入燃烧室燃烧会产生大量积炭，积炭颗粒也是造成磨料磨损的重要因素。 另外活塞材料不符合要求如整体铸造活塞油冷内腔型砂清洗不彻底，气缸盖冷却水腔型砂清洗不干净，气缸套研磨后内部清理不彻底，这些小砂颗粒一旦进入气缸，在摩擦副表面就成为了磨料，发生磨粒磨损。 4)粘着磨损 气缸套内壁与活塞环是在高温、高压工况下工作的，高温使润滑油粘度降低甚至烧损，高压使油膜不易形成;同时，气缸套和活塞环两者之间的相对速度变化很大(O一30m/s)。因此，在维修过程中粗心疏忽，就会使缸壁与活塞环形成半干摩擦或干摩擦状态，使两金属表面直接接触而产生粘着，形成粘着磨损。 粘着磨损也可称为熔着磨损，俗称拉缸，是气缸套、活塞、活塞环最严重的损伤现象(图3-1，e图)。拉缸故障直接损伤气缸套内壁、活塞、活塞环表面，造成粗糙度下降，使光滑的摩擦表面变得粗糙，从而造成更加严重的磨损，甚至咬死造成抱缸，导致活塞断裂，拉断缸套，严重的抱缸故障还会造成连杆、曲轴、机体的损坏。它是由于活塞顶部受到过高的热量，无法及时地传递出去，活塞顶部局部熔化，粘着在气缸套内壁上导致的。造成粘着磨损的原因有以下几种。 (1)活塞、活塞环和气缸套这对摩擦副间的润滑油膜因各种原因难以建立完整，或遭到破坏，形成局部滑动面的干摩擦，产生大量的摩擦热，导致熔点较低的活塞发生局部熔化。 (2)热负荷过大引起活塞顶部烧蚀、熔化。具体为:?供油角过大，此时滞燃期很大， - 5 - 造成爆发压力和燃烧温度过高，活塞无法承受过高的热负荷而被烧坏;?供油量过大或柴油机超负荷运转，导致燃烧室顶部局部热负荷过大，造成活塞顶部烧蚀、熔化;?喷油器严重雾化不良。此情况导致活塞顶存积燃油，积聚在燃烧室，一旦燃烧通常会产生很高的燃烧压力和燃烧温度，将活塞烧坏。?喷油器伸出缸盖平面太多，使喷雾的雾柱喷到活塞顶阀坑边缘(此处传热不好)燃烧后产生热量过大，造成活塞顶部烧蚀。?活塞、活塞环积炭严重，或水温太高，散热不良导致活塞顶部因热负荷过大而烧蚀熔化。 (3)?活塞本身原因引起活塞顶部熔化。例如，活塞本身材质不合格，耐热性差，从而引起活塞顶部烧蚀;?活塞的冷却油路堵塞或冷却油嘴偏离，喷出的冷却油不能准确进入活塞进油孔，使活塞热量不能及时散出，造成活塞顶部烧蚀熔化;?活塞油冷腔不畅，冷却油量不足，也会造成活塞顶部烧蚀熔化。 活塞环组的因素。活塞环是在润滑条件(飞溅润滑)非常恶劣条件下工作的，所以非常容易出现异常磨损现象。活塞环的主要功能是保证活塞与气缸套之间的可靠密封。第一道活塞环，又称为气环，承载着巨大的燃气压力，起着密闭气缸，防止高温燃气下串入活塞与缸套之间，破坏建立的润滑油膜，产生局部干摩擦，从而引起异常磨损。 5)复合磨损 复合磨损是指同时出现两种以上的异常磨损，如首先出现疲劳磨损，活塞环产生严重变形，表层材料因疲劳而剥离，气缸套发生磨料磨损;进而拉伤气缸套、活塞表面，破坏了正常的润滑油膜，形成干摩擦使磨损加剧，干摩擦产生过高的热量，造成活塞局部熔化，引起粘着磨损。单一形式的异常磨损得不到及时排除，随着磨损量的增大，就会引发另一种或更多形式的磨损。复合磨损是多种磨损形式相互促进的结果，其磨损速度超过任何一种单一形式的异常磨损，对柴油机有着很大的破坏性，严重影响柴油机的正常使用故应坚决避免。 1.2.3主机气缸套异常磨损的实际分析 据上面对气缸套磨损规律和原因分析。我得出，船用柴油机实际使用过程中的异常磨损的原因可以从以下方面分析: ?在使用方面:发动机经常在低温状态下运转;发动机润滑油的质量差;空气、燃油或润滑油的杂质含量超标等。 1)启动不正常或负荷过重。发动机经常在低温环境使用，尤其在冬季冷机启动较困难，启动次数频繁也会加快缸套的磨损发生。此外发动机水温和油温过低时就进入全负荷，甚至超负荷作业也会加剧磨损。据资料介绍，水温在30?以下时，进入全负荷作业的磨损速度约为水温正常时的5-7倍。 2)空气过滤效果不好。发动机进气管与空气滤清器连接密封不严而导致空气不经过滤直接进入气缸;或者滤器没有及时清洗干净，出现脏堵，空气滤芯没有及时地维护保养而过脏或破损导致空气过滤效果不好都会成为异常磨损的诱发因素。 3)柴油雾化不良。燃油供给系统喷油嘴压力过低，喷油嘴针阀与针阀体咬死在开启 6 位置，造成雾化不良，喷入气缸内的油量过大，使柴油不完全燃烧而产生积炭从而加速气缸套的磨损。 4)润滑不良。发动机油底壳机油量不足，或者润滑系统有故障而导致机油压力低、流量不足;以及润滑系统维护保养不及时使得机油过脏，甚至变质，均会使气缸套磨损速度加快。 结构方面:大中型柴油机气缸套大多采用加硼合金铸铁，表面经过碳化处 ?在材料 理，如果未经处理或者材质不符合要求，内孔光洁度太高或太低，硬度太硬或太软，均会造成耐磨性变差，甚至破坏了缸套与活塞环材料之间的匹配，引起异常磨损。缸套上部邻近燃烧室，温度很高，但是润滑条件很差，气缸上部一般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;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，对缸套表面产生腐蚀磨损。 ?维修管理方面: 气缸套安装位置不当造成缸套磨损;连杆铜套孔偏斜造成缸套磨损;连杆弯曲变形造成缸套的磨损。发动机因烧瓦等原因使曲轴连杆轴颈和主轴颈不平行，若不及时校正同样会加速缸套磨损。缸套和曲轴轴线不垂直，连杆弯曲变形，连杆轴瓦和连杆小头铜套中心不平行与连杆杆长纵中心不垂直，在柴油机装配时就会造成偏缸，造成运转中有一附加力作用于缸壁，从而引起异常磨损。 维护管理不到位，轮机员的粗心大意导致零件的脏污不能及时清除或者燃油系统，滑油系统，循环水系统温度过高或过低或者循环不畅通也都会引起柴油机工况恶劣加剧磨损情况。 1.2.4异常磨损的危害 气缸套磨损后，缸套与活塞之间的配合间隙增大，活塞环开口的间隙已相应增大，工作时会产生窜气、窜油、压缩不良等现象，导致柴油发动机启动困难、机油变质、燃油及机油耗量增大而功率下降;摩擦件更换频率增大使维修费用增加;各缸磨损不均匀，还会导致发动机工作稳定性变差，容易产生振动危害等。 如果，燃烧室就会失去密封性，使气缸套的工作性能变坏，柴油机性能急剧下降，出现启动困难，功率下降，燃油和润滑油的消耗量增大，使用寿命缩短以及排气冒黑(蓝)烟等现象。 2预防气缸套异常磨损的措施 2.1 合理选配气缸套材料 由于气缸套的内表面形状和粗糙度对气缸套磨损的影响比较大，因此在气缸套的生产过程中，选用合理的加工方法，控制气缸套和活塞环的表面形状，降低其表面粗糙度，可以达到减小气缸套的磨损的目的。 - 7 - 2.1.1选择耐磨性材料 选择耐磨性较好的材料是提高气缸套耐磨性的关键。目前国内气缸套的主要材料是硼铸铁、钒钛铸铁和高磷铸铁等，选用时可根据柴油机的性能与使用场合，加入适量的铜、铬和钼等合金元素提高气缸套的耐磨性，延长气缸套的使用寿命。。 我们也可以考虑在制造活塞环和气缸套的材料中加入耐磨物质，以增强活塞环和气缸套的耐磨性。高磷铸铁是在灰铸铁中增加含磷量，使灰铸铁金相组织中硬相磷共晶体的数量增加，从而Hr以提高气缸套的耐磨性。 2.1.2对缸套表面进行耐磨处理 对气缸套表面进行各种耐磨处理，也是提高气缸套耐磨性的有效且经济的方法之一，如表面镀铬、氮化、淬火以及等离子喷涂多元合金等都可以很好地提高气缸套的耐磨性。有一些采用钢质气缸套多采用对内表面进行处理提高耐磨性，如表面磷化处理、等离子淬火和激光淬火等。激光淬火是对表面进行磷化预处理后，利用激光将材料表面加热到相变点以上，冷却中奥氏体变为马氏体，晶粒细化，材料表面硬化，H硬化层组织细，残余奥氏体位错密度高，在表层形成残余压应力，改善了材料的耐磨性和抗蚀性能。缸套磷化处理是在气缸套表面进行化学处理，住其表面渗入一层磷化物，提高气缸套表面的耐磨、耐擦伤性能，提高疲劳强度。 2.2良好的磨合 新造柴油机出厂前要进行磨合运转试验，其目的是削平原始配合表面微凸起的尖峰，以增大摩擦副表面的弹性接触面积，避免因局部过载和过热而产生擦伤、烧损，导致异常磨损或拉缸。另外磨合还能起到清洗、调整整机作用。在一定的加工、装配条件下，早期磨合的速度和质量主要取决于磨合的规范合理性。影响磨合的因素有很多，如载荷、速度、机加工工艺和装配工艺以等。磨合过程气缸套始终处于边界润滑状态。磨合初始阶段，相对运动的磨擦副表面接触面积较小，局部接触压力很大，超过临界压力，边界膜形成的速度低于磨损速度，边界膜被磨掉后，磨屑便起着研磨的作用，随着磨合过程的进行，摩擦副接触面积增大，接触压力下降，边界膜形成速度和磨损速度趋于动态平衡，这时边界润滑就起着正常的减摩抗磨作用，柴油机进入稳定的磨合期。磨合过程就是延长稳定磨损期，即提高柴油机的使用寿命。 2.3选择正确的启动方式 柴油机冷车启动时，由于温度低，机油粘度大，流动性能差，使机油泵供油不足。同时，原气缸套上的机油在停车后流下，因此在柴油发动启动的瞬间，使气缸套与活塞环之间得不到正常润滑，形成边界润滑成干摩擦，使气缸套磨损加大。 因此，初次启动时，柴油发动机应空转几圈，使摩擦表面得到润滑后再启动。启动后应怠速运转升温，当机油温度达到400oC以后再起步，并在低转速下进行。当油温正常后，方可正常行驶。 8 2.4保持良好的润滑 加强滤清器的保养，定期清洗，日用油柜在日常维护中应加强对各系统滤清器、以及油柜的清洗工作，使其保持良好的工作状态，预防杂质进入柴油机燃烧室从而加速磨损缸套，特别是船舶长时间停航期间这项工作就更显得尤为必要。 加强三级过滤，是防止机械杂质进入气缸套，减轻气缸套磨损的重要手段，也是延 要措施。 长柴油发动机使用寿命的一项重 以下措施也有利于保持良好润滑(1)除要求保持机油正常温度外，还应保证机油压力符合原厂说明书的规定。(2)经常检查和保持机油的数量，质量，按季节选用适当粘度的机油。(3)在保修换环作业中选用弹力适当的活塞环。 2.5保证柴油机的正常工作温度 柴油发动机的正常工作温度为80?-90?，如果温度过低，不能保持柴油发动机的正常润滑，会增大气缸套的磨损，气缸内的水蒸气也易凝结成水珠，溶解废气中的酸性气体，生成酸性物质，从而使缸套受到腐蚀磨损。 试验证明，当气缸壁温度由90?下降到50oC时，气缸磨损量为90?时的4倍。反之，如果温度过高，会使气缸强度降低，润滑油的粘度下降，也会加剧气缸套的磨损，甚至可能使活塞过度膨胀而造成“胀缸”事故，使气缸套报废。 2.6加强日常管理，提高检修质量 应当注意做好主机的日常管理工作，如在动车前要注意暖机，起动前及停车后要用手泵动注油器，保证气缸壁上有足够的油膜。柴油机运转时应注意观察气缸注油器每个注油点的泵油情况，保证正常的排气温度，防止出现超负荷和排气温度过高现象。在起动时，注意控制起动油量，只要满足起动性能就可以了，不要过高。 其它方面的影响主要包括冷却系统的管理和一些日常管理。冷却系统工作好坏对柴油机的磨损也有较大的影响。如果出口温度过高，易使缸壁内表面油膜迅速蒸发，缸套磨损加剧;如果出口温度过低，除了增加热损失外还会使热应力增大，在使用劣质燃油时，还会加重缸套的低温腐蚀。 日常管理项目如用车前暖机，手摇注油器向气缸壁注油，运转时注意观察注油器的工作状况，防止超负荷运行和排气温过高等，这些都对缸套的磨损有很大的影响，船上的实际管理中对这些问题都比较重视。 柴油发动机在使用过程，如果运行中出现异常现象，随时应更换损坏和变形的配件，更换气缸套时，要严格按照技术要求检验和装配。 经常通过扫气口检查活塞环的状况。经常判断气缸油注油量是否合适，发现断环应及时吊缸、并更换活塞环。换新活塞环时，不要将活塞环搭口处进行磨削，那样会影响搭口处的气密，从而增加断环的危险。 更换活塞环时选用适当的活塞环，如果弹力过小，燃气窜人曲轴箱，使机油的质量变差，增大气缸套的磨损;如果弹力过大，直接加剧气缸套的磨损，或使气缸套和活塞 - 9 - 环之间的间隙过小，不能形成良好的润滑油膜，使气缸套和活塞环之间加剧磨损。因此使用原厂活塞环及缸套，确保缸套与活塞环能良好地配合也是很重要的。 加强盘根箱放残。航行中要保证每班至少两次放残油，并视情况清通放残总管中的集渣柜，保障放残管路的通畅。 2.7改善柴油机的工作状况 柴油机长期在低负荷下运转，远离标定工况，必然产生燃烧不良、工作性能变差、磨损加剧等问题。因此，应当对主机工况加以适当调整，主要包括适当增大压缩比以改善压缩终点状态，更换小喷孔喷油器以提高雾化质量，适当调整喷油正时以适应低负荷工况，降低增压器喷嘴环的通流面积以改善增压器的工作性能。对柴油机进行适当调整来改善长期在低负荷下运行的柴油机的工作状态，可以提高其可靠性、经济性和使用寿 命。改善柴油机的工况有利于减轻磨损的程度。 2.8按照厂家提出的要求合理用油 柴油发动机气缸套造成50%以上早期磨损，是由于润滑不良。不能保证润滑油的粘度和质量等级。如更换机油不及时，使机油氧化变质，生成沉积物加剧气缸套磨损。润滑油选择粘度过高或过低，油量不能及时添加，均可使润滑条件变坏预防气缸套异常磨损的措施。 为此，保持气缸套内的润滑工况良好保证柴油机在运行过程中的机油压力在规定的范围;保证机油的品质和供给量在规定的范围:按柴油机工作的区域和季节的不同选用合适的润滑油。 在船舶航行的过程中，柴油机不能长时间高负荷运行。当柴油机长期进行超负荷工作，使柴油机温度上升，机油变稀，造成润滑不良，加速了气缸套的磨损。 不能使用柴油机系统润滑油代替气缸油。柴油机系统润滑油不是气缸油。柴油机系统润滑油含有的添加剂较少、价格便宜、稳定性好，但其热氧化妄定性、均布性、承载能力和清净分散性比气缸油差，另外其碱值较低，只适用于国产低硫燃油等，对于外国港口所加的中间燃料油则显得碱值过低，不足以中和燃油中的硫分燃烧后所产生的硫酸。 调整气缸注油量。注油量过高是许多船舶主机存在的通病。气缸注油量大并不意味着可以降低磨损，气缸油注油量过多反而是造成气缸严重脏污，气口结碳、活塞环粘着、缸套过度磨损的重要原因，而且会增加气缸油费用的开支，造成不必要的浪费。将气缸油注油量调整到最佳状况，可以减少气缸油的消耗，同时也可以减少缸套、活塞环的磨损，使柴油机工作得更加稳定、延长柴油机的使用寿命。气缸注油量的调节应根据缸壁表面的润滑、磨损、清洁程度、活塞及活塞环的结炭、磨损情况加以调整。 10 3气缸套磨损的修复工艺 3.1气缸套正常磨损的修复 当气缸套磨损量不大，只是内圆表面有轻微拉痕或擦伤时，未超过说明书或标准可在船上由轮机员自修: 1)轻微拉痕用粗粒度金刚砂石或砂纸打磨(与水平成20?,30?交叉打磨)形成交叉痕迹，拉痕也不必完全除去。 2)较大擦伤和缸套上部的磨台可镗缸消除;当擦伤较轻(深度,0.5mm)时用油石、锉刀、风砂轮等手工打磨消除。 3.2气缸套异常磨损的修复 气缸套异常磨损或超过说明书或标准时，应拆下缸套送船厂修复，主要方法有以下几种。 3.2.1修理尺寸法 修理尺寸法的选择方面首先在保证缸套壁厚强度的前提下镗缸，消除内圆表面几何形状误差和表面拉痕、擦伤、磨台等，然后依镗缸后的直径配制新的活塞组件，恢复气缸套和活塞之间的配合间隙。 3.2.2恢复尺寸法 恢复尺寸法在选择方面首先镗缸消除几何形状和表面损伤，根据缸套要求增加的厚度值选用镀铬、镀铁、或镀铬加镀铁，也可以采用喷涂工艺，恢复气缸套原有缸径和气缸套与活塞之间的配合间隙。 当用上述办法气缸套扔然无法达到说明书或标准时，应予以换新。 气缸套修复后装机正常运转前必须进行磨合运转，按说明书或视修理状况进行。 结 论 本文在分析探讨气缸套磨损的特征、形成规律、类型及其产生的机理的基础上，提 - 11 - 出了在使用和维护保养中减少船舶柴油机气缸套异常磨损的解决措施及修复工艺，有利于减少气缸套的磨损，从而保持柴油机良好的性能，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。一般来说，船舶在航运过程中，柴油机气缸套发生异常磨损主要是轮机维护管理不良的结果。因此，在减少气缸套异常磨损的工作中，提高轮机人员管理水平，加强轮机管理是关键，是保证柴油机良好性能的重点所在。 一些体会，从一个侧面反映了影响发动机气缸套磨 综上所述，本人通过学习得到的 损的因素，其中相当一部分是人为因素，应引起同行特别是新手的重视，并由此采取相应的措施来避免。只要我们在操作和装配中，维护保养和日常管理中操作正确规范及时，那么气缸套的磨损将大大减，从而达到提高发动机的使用寿命的目的，因而具有重要的意义。 致 谢 特别的感谢我的指导老师 老师，在论文的写作过程中以及论文的资料搜集和写作过程中给予细心的指导，给了我很大的帮助～本文在老师的指导下做了认真的修 12 改，对论文的完成起了决定性的作用，感谢批阅该论文的老师，在此向您说一声“老师，您辛苦了～”。 并感谢 等同学在论文的写作过程中给与的帮助～在这里对所有曾关心、帮助我的老师和同学们献上我最诚挚的谢意～ - 13 - 参考文献 [1]黄少竹.船舶柴油机[M].大连:大连海事大学出版社，2006.66,67. 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