大功率柴油发动机拉缸故障原因及防范措施分析

学术论文盛小江 2018-11-09 11:04:02
    0 前言
    在柴油发动机运行过程中,当出现拉缸故障时,则发动机活塞组件与气缸配合工作面之间有干摩擦产生,在相互剧烈作用过程中会产生较大的磨损、拉毛、划痕、擦伤、裂纹或是咬死等情况。当具备相应的润滑条件时,会产生相应程度的黏着磨损。针对拉缸程度不同,可以导致气缸套和活塞组件出现损伤,严重时会有咬缸事故、活塞拉断等事故发生。因此针对柴油机拉缸故障要给予充分的重视,做好日常预防工作,正确地对柴油发动机进行使用,以此来提高柴油发动机运行的可靠性,并延长其使用寿命。
    1 拉缸形成的机理
    对于拉缸故障的产生,其主要原因即为活塞与缸套之间油膜中断,这种情况下活塞和缸套之间会有干摩擦产生,而且在高速运动状态下会产生高温,当温度超出金属的熔点时,则各个部件表面会有熔蚀黏附产生,这时活塞的继续运动,则会扯断两表面的熔蚀黏附点,并导致拉缸故障产生。
    2 造成柴油发动机拉缸的原因
    2.1 超负荷
    由于一些新机械或是刚大修完的机械都需要一个合理的磨合期,在磨合期内各配合面还无法达到最佳状态,同时工作表面还没有形成润滑油膜,这就要求磨合期内发动机转速要保持在标定转速的80%。一旦在磨合期内存在大负荷转速,则会导致摩擦表面会产生局部过热情况,过热部位会有高温熔蚀黏附产生,引发拉缸故障。
    2.2 活塞与缸套配合间隙过小
    由于柴油发动机活塞膨胀系数高于活塞环和缸套,当活塞和缸套之间配合间隙过小的情况下,在发动机运行过程中,高温状况下会导致活塞和缸套之间的油膜被破坏掉,从而发生拉缸故障。
    2.3 发动机温度过高
    柴油发动机要想实现高效运行,必然需要有一个适宜的工作温度,一旦发动机温度过高,极易导致拉缸故障发生。但在柴油发动机实际运行过程中,导致发动机温度过高的原因具有多样性,其中以冷却系统漏水和缺水为主要因素。冷却系统发生泄漏多是由于汽缸墊水道口冲坏、温式缸套突出量与要求不符、湿式缸套圈老化、散热器破坏或是腐蚀、水管老化、水管接头松动或是水泵水封损坏等,都会导致冷却水出现内泄漏或是外泄漏问题,冷却系统无法发挥有效作用,导致发动机运行温度过高。同时当发动机长时间地处于超负荷状态下运行时,其会有大量的热能产生,冷却系统无法将这些热量有效的散去,因此导致发动机高温故障产生。在发动机运行过程中,当水温达到一定温度时,节温器会自动打开,使水经由散热器循环,一旦节温器失效,则没有大循环环节,发动机工作中产生的多余热量无法散发出去,必然会导致发动机温度过高。冷却泵损坏时,冷却水无法在发动机水套和散热器之间循环,无法进行水循环则发动机产生的热量也无法散出去,由此导致温度过高的现象发生。当散热器通风发生堵塞时,会对散热器的散热面积受到影响,散热器散热能力降低,导致热量无法有效排出,造成发动机温度过高问题产生。另外,当喷油提前角过小或是喷油量过大的情况下,一种会增加补充燃烧量,一种会增加燃烧产生的热量,无论是哪一种都会导致发动机温度过高问题出现。
    2.4 机油不足
    在实际的柴油发动机运行过程中,如果没有按照规定对机油量进行检查,或是在工作过程中由于机油管松动导致机油发生外漏情况,这种情况下润滑油膜失去机油的供应,会导致活塞与缸套表面发生失油问题,增加磨损的程度,因此导致拉缸故障发生。另外,润滑油路堵塞、活塞环和活塞边缘存在较强的刮油能力,导致润滑油被刮掉,从而造成润滑油不足问题发生。
    2.5 机油变质
    当机油出现变质的情况下,会导致活塞和缸套之间润滑条件恶化,导致磨损加快,由此导致拉缸故障发生。
    2.6 活塞销与活塞装配过紧或是修理装配错误
    在实际装配工作中,当活塞销与活塞装配过紧时,活塞容易发生变形,导致两者之间的标准间隙发生改变,当局部间隙过小时,会造成表面油膜被破坏,产生干磨损而发生拉缸故障。在修理装配过程中,当活塞销卡环漏装或是没有装入槽内时,在工作时会导致缸套被刮伤,造成拉缸。具体修理安装时,将一些杂物带入缸内,从而引发拉缸。
    2.8 活塞环折断
    当活塞环折断时,其会卡在环槽内,导致环失去弹性,缸套磨损加剧,导致拉缸故障发生。导致活塞环折断卡死的原因较多,但多以环开口间隙过小、活塞在缸套中偏斜、燃烧不良等为主。此外,活塞、活塞环、缸套的质量及材料对拉缸也有一定影响。
    3 防止柴油发动机拉缸的措施
    3.1 操作手必须严格遵守操作规程
    在柴油发动机启动前,需要严格按照操作规程,对润滑油和冷却水进行检查,针对具体情况及时进行补足。并针对润滑油的油质进行判断,存在变质情况时要及时地对润滑油进行更换。针对具体的保养制度,要严格执行,定期进行相应的保养工作。在实际工作中,要保证不超负荷作业,当气温较低时,需要启动后保持低速运行几秒后再起步正确运行。一旦发现运行异常情况时,操作手要及时排除,避免带病作业。
    3.2 注重对重要部件的测量
    在发动机解体后,对于重要的零部件,无论是准备换新还是继续使用,都应进行仔细地检查测量。如果在换新缸套前对旧缸套进行磨损情况的检查,对连杆进行弯曲情况的检验,就可以及时发现个别汽缸的异常磨损及引起的原因,可避免事故的发生;装配过程中要严格按照装配工艺规程操作,特别要重视对各种间隙(如主轴承间隙、连杆轴承间隙等)的检查测量。如果按规程先在不装活塞环的情况下,对各缸活塞进行偏缸检查,就可以及时发现活塞在汽缸中的偏斜情况,不至于发生拉缸事故。发动机总装完毕后,要严格按说明书的要求进行检查、调整。对于一些重要的技术数据,不能凭经验操作,应该严格保证各技术参数符合说明书的规定。
    3.3 修理中不得随意更改发动机的结构或增减发动机的零件
    在发动机具体设计时,针对具体的机型和技术要求来确定内部各部件的结构参数和零件的配置,因此在实际对柴油发动机修理过程中,针对发动机的技术参数不得随意更改,以免对发动机的运行效率和使用寿命带来不必要的影响。
    结语
    由于大功率柴油发动机具有高转速、瞬间大的爆发力的优势,但在运行时气缸内温度较高,同时还要依靠燃烧室内自身压强压燃。因此要求柴油发动机要具备较好的工况,这就需要在实际工作中,注意经验的积累,有效地实现对柴油发动机拉缸故障的预防和控制,确保发动机安全、可靠的运行,更好地发挥其重要使用价值。
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