大功率柴油发动机拉缸故障原因分析与使用维护

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摘要：本文分析了大功率柴油发动机拉缸形成的机理、原因及预防措施和修理技巧。
关键词：柴油发动机；拉缸；原因；锅炉

        1  拉缸形成的机理
        拉缸就是活塞或活塞环与缸套产生高温熔蚀粘附。活塞与缸套之间的油膜中断是产生拉缸的主要原因，活塞与缸套之间的油膜一旦中断则活塞与缸套就产生干摩擦，同时高速相对运动产生的高温会超过金属的熔点，引起活塞、活塞环与缸套表面产生熔蚀粘附，活塞继续运动时两表面熔蚀粘附点又被扯断从而产生拉缸。
        2  造成发动机拉缸的原因
        2.1 超负荷  新机械或刚大修出厂的机械都存在一个合理的磨合期，由于磨合期各配合面最最有利的工作表面和润滑油膜还未形成，因此磨合期内发动机转速不应大于标定转速的80%大负荷工作将造成摩擦面局部过热产生高温熔蚀粘附形成拉缸。
        2.2 活塞与缸套配合间隙过小  由于活塞的膨胀系数比活塞环、缸套的膨胀系数大，如果间隙太小的话发动机工作时产生的高温破坏活塞与缸套之间的油膜也能导致拉缸。
        2.3 发动机温度过高  适宜的工作温度是柴油发动机高效运行的重要条件，发动机温度过高将使活塞膨胀减小配合间隙，从而极易造成拉缸。而造成发动机温度过高的原因是多方面的，主要包括：
        ①冷却系统漏水、缺水。汽缸垫水道口冲坏或湿式缸套突出量不符合要求，以及湿式缸套水封圈老化或损坏都会造成冷水内泄漏。散热器遭腐蚀或破损，水管老化碰坏，水管接头松动，水泵水封损坏等，都会引起冷却水外泄漏。另外，气缸盖本身铸造有缺陷或使用不当产生裂纹也会造成漏水，从而引起发动机温度过高。②长时间超负荷使用。发动机长时间超负荷使用，将使发动机产生大量的热能，冷却系统不能散去多余的热量，这样就维持不了发动机正常的工作温度，使发动机产生高温。③节温器失效无大循环。当水温升到一定程度时，节温器自动打开，水经过散热器循环，这就是冷却水的大循环，如果节温器失效，冷却水无大循环，发动机工作产生多余的热量就不能通过散热器散发出去使发动机温度过高。④冷却水泵损坏。强制冷却水在发动机水套和散热器之间进行循环靠的是冷却水泵，冷却水泵损坏冷却水就不能循环，发动机产生产热量也就没法通过水循环散发到大气中去，从而引起发动机温度过高。⑤水道或散热器通风受堵。散热器通风受堵影响散热器的有效散热面积，有效散热面积减少散热能力就下降，这些原因都会使发动机的多余热量得不到散发而造成发动机温度过高。⑥喷油提前角过小或喷油量过大。喷油提前角过小使燃烧推后造成补充燃烧量增加，喷油量过大使燃烧产生的热量增加，这两种情况都会使发动机温度过高。
        2.4 机油不足  不按规定检查机油量或在工作过程因机油管松动造成机油外漏，均可造成润滑油膜中断活塞与缸套表面失油，造成严重磨损发生拉缸、烧连杆轴承等严重事故。
        造成活塞与缸套表面机油供油不足的原因还有润滑油路堵塞、活塞环与活塞边缘刮油能力太强，把润滑油刮掉造成润滑油不足等。
        2.5 机油变质  发动机润滑油变质造成活塞与缸套之间的润滑条件恶化，磨损加快引起拉缸，造成润滑油变质的主要原因有冷却水、燃油因泄漏进入下曲轴箱，尘埃过多混入下曲轴箱等。

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　　 2.6 活塞销与活塞装配过紧  活塞销与活塞装配过紧，使活塞产生变形，形成反椭圆，改变了正常的标准间隙，形成局部间隙过小破坏油膜，引起干磨擦过热拉缸。
        2.7 修理装配错误  修理装配错误时漏装活塞销卡环或未完全装入槽内，发动机在工作时活塞销窜出刮伤缸套造成拉缸。安装时清洁工作差把金属屑或硬物碎粒带进缸里也会引起拉缸。另外，活塞环装错、装反、漏装均可造成拉缸。活塞环有油环和气坏之分，油环主要是用来刮油，改善缸套润滑条件。气环主要是保证活塞与缸套的密封。根据工作条件以及承受压力的不同，各道气环在材料选用和结构设计方面有所不同，如把活塞环装错、装反或漏装均可造成密封不严或是没有刮油作用，使缸套内表面润滑条件恶化造成缺油引起拉缸。
        2.8 活塞环折断  活塞环折断卡死在环槽内将使环失去弹性，加速缸套的磨损引起拉缸。环折断卡死的原因主要是环的开口间隙过小、活塞在缸套中偏斜、燃烧不良，使发动机经常处于爆燃的状况下运行。爆燃的高压振动冲击力超过了环的材料的抗冲击强度引起活塞环折断。其折断一般发生在第一道环，其次是第二道环。活塞环卡死是由于燃烧时生成的积碳，尤其是窜机油或尘土、磨屑等堵塞在活塞环与环槽之间，是活塞环卡死在环槽中所致。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  防止发动机的拉缸措施
        3.1 操作手必须严格遵守操作规程  一是启动前必须按规定检查润滑油、冷却水是否符合规定，不足时需及时补足。检查判断润滑油是否变质，润滑油变质应查明原因，排除故障后更换润滑油。要严格执行保养制度，按期进行例保、一级保养和二级保养。二是不超负荷作业。启动后不猛踩油门，尤其在寒冷的冬季需经低速运转几秒后再起步运行。另外，遇有异常情况，如机油压力低，水温高等，应及时排除不带病作业。
        3.2 在修理装配方面，必须严格遵守技术标准和工艺要求  ①对换新用的零件必须逐个进行检测，把不符合标准的零配件剔除出去。②安装缸套时缸套要放平，压力作用在缸套正中且慢慢加压，勿用冲击力。安装完后检测缸套与活塞装配间隙是否符合规定的标准间隙。活塞环三隙（端隙、背隙、端隙）的检查是组装活塞连杆组的一个重点，端隙大小尤为重要，稍不慎就可能造成拉缸。检查活塞环端隙的工艺要求是；将环放入缸套中，用活塞顶部将活塞环顶入缸套里，把环顶到在活塞行程内最小直径处测量。③检查活塞、连杆与曲轴安装位置偏差情况、要求校正符合技术规范标准。④市场上的活塞难辨优劣，在装配前最好进行消除应力处理，即将活塞放在60~80度的机油中加温6小时，以消除应力，使活塞稳定后在装配使用。⑤安装活塞时各道环必须装准位置，不能装错、装反、漏装，注意方向性，扭曲环内圆切口朝上，外圆切口朝下，有标记的一面朝上。同时，再装入缸套时必须清洁和加一定的润滑油，各道环口应按规定错开，第一道环开口与曲轴轴线成45度，余下各道的开口按90度、180度错开。⑥装配完毕，必须经15小时左右的热磨合，试车磨合时应先低速运转，然后才中速运转，应注意响声、机油压力、水温等情况，在确定无异常后再投入生产。
        总之，只要充分认识到造成发动机拉缸的原因，严格遵守操作规程并有针对性的进行使用与维护，就一定能减少和避免拉缸故障的发生，提高机械设备的完好率并将低使用成本。