船用柴油机气缸套的磨损及检修

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船用柴油机气缸套的磨损及检修

摘要：    柴油机运转中气缸套磨损是不可避免的，本文分析了船用柴油机气缸套磨损的特征和原因。通过对燃油燃烧的管理，气缸润滑条件、冷却水的温度及活塞与气缸套之间的配合间隙等方面的管理，减少气缸套磨损的途径。以及通过工作实际经验，介绍了气缸套磨损及裂纹的检修方法。
关键词：柴油机；气缸套；磨损；检修；方法。

气缸套与活塞环是柴油机工作运转中具有往复运动的运动副。气缸套与活塞环受到高温、高压燃气的作用，会产生很大的机械应力和热力，由于高温使润滑油粘度降低和氧化变质润滑油油膜的难以形成，工作表面易受到腐蚀和摩擦。因此对柴油机的使用我们应了解其磨损原因及其检修方法。气缸套的磨损很大程度上可以决定柴油机的使用状态和使用寿命。在柴油机运转中气缸套磨损是不可避免的。根据我们在日常的使用和维护检修中的经验可以将气缸套的磨损分为正常磨损和异常磨损。
一．气缸套正常磨损的特征和原因：
气缸套在运转工况下，最大磨损部位在气缸套顶部，即活塞位于上止点时的第一道和第二道活塞环的对应气缸壁处，并且沿气缸壁向下磨损量逐渐的减小，气缸套左右舷方向的磨损大于船首尾方向的磨损。我们在修理船舶主机时，每次测量气缸套尺寸时，正常都是从上而下数据由大变小，而且左右都比前后大些。
气缸套的圆度误差、圆柱度误差、缸套内径的增大量、缸套的磨损率等各磨损参数都小于说明书的规定值。且缸套表面清洁光滑，没有明显的划痕、擦伤等磨损痕迹。
通常进入气缸的新鲜空气中的灰尘，燃油或滑油燃烧生成的各种氧化物、炭粒和灰粉，润滑油中的机械杂质、燃油中硫分的燃烧产物对缸壁的硫酸腐蚀及运动副的摩擦产物等都会引起磨粒而磨损气缸套。
二．气缸套异常磨损的特征及原因：
气缸套和活塞环的磨损率均很高，大大超过了正常的磨损率，且异常磨损的产物颗粒较大。气缸套工作表面脏污，有明显的划痕、擦伤、烧灼、撕裂等拉缸或咬缸现象。
气缸套的异常磨损一般在吊缸检修时可直观判断，也可通过测量缸径计算气缸套的圆度误差磨损率，内径增大量等来判断。
柴油机在运行期间气缸套发生异常磨损主要还是工作中的一些问题引起的，我们应从以下几点进行分析。
燃油和燃油燃烧的质量影响气缸套的磨损
船舶柴油机由于船舶的特殊性，绝大部分使用的是四冲程，低速大功率机，又要考虑其经济性能使用原油，燃油中的含硫量是气缸套产生腐蚀磨损的重要原因。因为含硫量高的燃油燃烧时生成的炭粒较多，并促进积炭的形成，加重磨粒磨损。
燃油中灰分含量增高时，燃烧后生成金属氧化物或金属盐，增加缸套的磨粒磨损。
燃料油中含极硬的硅酸铝颗粒，也会增加缸套的磨粒磨损。
燃油燃烧不完全和后燃等燃烧不良均会使炭粒增加，加重磨损。
2. 冷却水温度的控制（对缸套磨损的影响）
气缸套冷却水的出口温度过低，会使气缸壁的温度过低，硫酸腐蚀加重，冷却水温度过高，缸壁冷却不良，温度较高，缸壁上的油膜易蒸发，滑油氧化，积炭严重，导致粘着磨损。
3. 润滑油的管理（对缸套磨损的影响）
气缸套与活塞环工作表面间的油膜极薄，它有赖于润滑油中极性团的物质，合适的润滑油或含有极性添加剂的润滑油才能够开成承受较高负荷的世界油膜。
滑油的抗氧化性、残炭值等也利于气缸润滑。
柴油机使用劣质燃油时，气缸油的碱值应与其匹配，以中和燃油燃烧时产生的酸，有效地降低腐蚀磨损。
因此，润滑油的品质不良，碱值不当，或对润滑油的管理，使用不当，如油压不足，长期使用导致过期，不予更换以致变质等均会引起缸套的异常磨损。
三．减少气缸套磨损的途径
船舶主副柴油机运转期间，减少气缸套磨损，防止产生异常磨损的重要措施就是要加强维护和管理，根据气缸套异常磨损的原因，可以从以下途径来实现。
加强燃油和燃烧的管理
燃油质量及其燃烧的质量直接影响缸套的磨损程度，加强燃油品质的选择和净化处理可有效的防止和减少腐蚀磨损和磨粒磨损。对低质燃油的粘度高、杂质多和硫分大等式逻辑缺点应采取相应的措施，以减少其所引起的各种磨损。保证燃油的完全燃烧，防止和减少固燃烧不良引起的磨损。
保证良好的气缸润滑条件
加强气缸润滑的日常管理，对润滑油品质的选择、净化处理、定时定量供给、定期化验和换油、供油设备的维护和保养等均应认真按规定要求进行。
注意气缸套冷却水的温度
冷却水温过高和过低均会加剧缸套的磨损。要加强冷却的管理，定期进行水处理，注意水温的变化和及时的调节水温，保持系统等要求的温度范围。
保持活塞与气缸磁之间的正常配合间隙
根据统计，气缸套过度磨损中因装置不正引起的异常磨损约为1/3。活塞运动部件要具有良好的对中性是其正常运行的重要条件，因此，应定期进行吊缸检测，调整活塞与气缸之间的配合间隙，保证活塞的良好对中性，以减少磨损和防止敲缸、拉缸等故障。
气缸套是柴油机重要而又易损坏的零件。气缸套上部内表面是燃烧室的组成部分，直接受燃气的高温、高压和腐蚀作用，与活塞组件的相对运动使其随侧推力和强烈的摩擦。气缸套外圆表面与气缸体内壁组成冷却水腔，受到穴蚀和电化学腐蚀的作用。
常见的气缸套损坏形式有：内圆表面的磨损、腐蚀、裂纹和拉缸、外圆表面的穴蚀和裂纹。
四．气缸套磨损的检修
柴油机运转时，活塞运动部件在缸套内作往复运动使缸套内圆表面产生不均匀磨损，气缸套壁厚减小，圆度误差和圆柱度误差都大大增加。所以，气缸套过度磨损会使其工作性能变坏，柴同机功率下降并能导致其他零件的损坏。
因此，我们应依照说明书的要求和柴油机的运转情况对气缸套磨损进行检测，及时掌握和控制气缸套的磨损状况，防止发生过度磨损。在对气缸套进行检测时应选择正确的测量点并准确记录各测量点的数据，依此数据计算出各圆柱度误差，找出最大的圆柱度误差和最大内径的增大量，与标准进行比较，确定缸套的磨损率，以确定其磨损程度和修理方案。
气缸套磨损的检修
    当气缸套磨损后，各项指标均未超过说明书的要求，只是气缸套内有较微拉痕或擦伤的正常磨损现象时，可用砂纸或油石打磨，略大一点的可采用锉刀或风砂轮等消除，使拉痕表面光滑后继续使用。
    当气缸套有较大拉痕、擦伤和过度磨损时，要根据其磨损程度进行相应的修复。
    当气缸套内圆表面产生较大拉痕、擦伤，气缸套的圆度和圆柱度超过标准但内径增量还符合标准时，可采用机加工镗销的方法清除表面的损伤和几何形状的磨损。但一定要保证镗缸后的内径增量仍应在标准之内。
    当气缸套内径增量超过标准时，在保证气缸套壁厚强度的前提下可进行相应的镗缸，以减小气缸套内圆表面的拉痕、擦伤和台阶，再依镗缸后的缸径配制新的活塞组件，以保证气缸套与活塞之间的配合间隙。
    当气缸套内径的增量超标严重，无备件可换新时可以先镗缸消除气缸套内圆表面的几何形状误差，再根据缸套的要求增加厚度。可以选用镀铬、镀铁或两者合并的工艺，也可采用喷涂的工艺恢复气缸套原有的直径和与活塞组件之间的配合间隙。但是，在气缸套修复后，必须进行磨合试验才能进行正常运转，在有可换备件时，要尽快予以换新。
气缸套裂纹的检修
    船用柴油机一般都是大缸径、大功率、大负载的中低柴油机，其气缸套裂纹是一种常见的损坏形式。气缸套裂纹基本上是固热疲劳和机械疲劳而产生的，与气缸套的结构、材料、维护保养及使用管理是直接相关的。一般来说，气缸套裂纹总是发生在结构设计不合理、强度较差和应力相对集中的部位。
    在气缸套外表面上部支承凸缘的根部多发生周向裂纹，严重时能扩展到气缸套的表面，产生裂穿，甚至整个圆周上的裂纹连通，造成支承凸缘以下部分气缸套脱落的严重事故。产生这种裂纹的原因多为设计不合理、支承点布置不当，致使气缸套受力后在其支配凸缘根部产生过大的弯曲应力，而产生裂纹。
气缸套冷却侧固流道设计结构不良使冷却水流速过高，局部过度冷却引起过大的热应力，再加上流道圆根处如有应力集中，在气缸套的冷却侧就会产生裂纹，并向内圆表面扩展，形成气缸套内圆表面上部产生纵向裂纹。
有些二冲程柴油机气缸套内圆表面上部产生纵向裂纹或龟裂现象，严重时会扩展到冷却侧。这可能是由于冷却水侧结垢较厚或有死水区时，会使气缸套避部过热产生裂纹，或者由于过大的交变热就力引起的热疲劳裂纹。裂纹始于气缸套内圆表面，经过较长时间后裂穿。此外，如果燃油粘度过高或喷射压力较大，使燃油的喷射距离加长，炽热的火焰侵袭气缸套内圆表面造成局部过热时，也会使气缸套内圆表面上部产生裂纹。
（三）气缸套裂纹的修理
气缸套内表面产生有一定间隔的少量纵向裂纹时，可采用波浪键和密封螺丝扣合法修理，我们曾经在修理“斯比罗斯”轮的主机气缸套裂纹时采用过波浪键扣和法，效果较好。此外也可在纹纹两端钻上裂孔，再在其内装上密封螺丝，以防裂纹扩展，但是这些方法都仅供暂时使用。
当裂纹较严重或已裂穿时，则应换新气缸套。如果航行中气缸套裂纹严重又无备件时可采用封缸措施来实行减缸航行。一般来说，缸套有裂纹后都应更换新缸套，以保证柴油机的正常、可靠运转。
因此加强对柴油机的维护保养和科学使用，提高柴油机的润滑质量，才是避免柴油机气缸磨损和产生裂纹的最佳方法，才能保证柴油机的正常运转，确保船舶的正常航行。

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2010-08-24 10:32:14【返回顶部】