某型中速船用柴油机气缸套拉缸的原因分析及解决措施.docxVIP

一

拉缸问题简介

该型柴油机配置的气缸套分别由两条生产线生产供应，两条生产线共用一套缸套外形尺寸图纸。

其中一条生产线（生产线A）生产的缸套一直使用良好，未曾出现大范围拉缸现象；

而另一条生产线（生产线B）生产的缸套，经常在柴油机磨合阶段就出现大范围拉缸的异常磨损情况。

为加以区分，将由生产线A和生产线B生产加工的缸套分别称为缸套A和缸套B。

缸套B发生拉缸后的状况见图1。

图1发生拉缸的缸套B

从图片观察，异常磨损类型为擦伤型的粘着磨损。

参考柴油机拉缸相关处理经验和结合实际情况分析，导致该型柴油机缸套发生拉缸现象有如下可能性原因：

（1）设计和装配因素?

?①活塞环和缸套配合间隙过小、活塞环开口过小、活塞环张力过大；?

?②活塞和缸套配合间隙不合理；

?③活塞销窜出拉伤缸套；?

?④缸套尺寸不符合要求、内壁网纹设置不当影响润滑；?

（2）管理和使用因素?

①燃油品质差、燃烧碳粒过多加重磨损；?

②滑油品质差或滑油量过少造成润滑不良；?

③缸套磨合不足情况下高负荷运行；

④缸套冷却不良造成缸套和活塞局部温度过高。

二

拉缸原因分析

下面对上述可能造成拉缸的原因进行分析。?

1.设计和装配因素

(1)对发生拉缸的零部件进行拆检，测量缸套、活塞、活塞环均符合图纸要求，自然配合间隙也在设定范围内。

可初步判断各零部件设计合理，不存在摩擦副配合尺寸不适而造成拉缸的情况；

(2)经过测量和计算，活塞环开口尺寸裕度足够，不存在高温膨胀后油环与缸套卡死的情况；检查活塞销也未发生窜出等异常现象；?

(3)对于缸套内壁网纹和活塞油环张力的影响，将在下面作详细分析。?

2.管理和使用?

(1)拉缸异常磨损发生在出厂试验磨合阶段。

出厂试验使用标准0#柴油，入库的每批次柴油均经过检验并带合格证书，柴油质量有保障；

该型柴油机经过多年的使用验证，燃烧系统的性能一直十分稳定，燃烧质量也有保证；

同时通过相关拆检，未发现缸套、活塞或缸头有大量积碳现象。

因此可排除燃油和燃烧质量差的因素；?

(2)柴油机在台架进行正式出厂试验前，严格按照要求先对整机进行一定时间的热磨合运转，所以缸套不存在磨合不足就带高负荷运行的情况；?

(3)出厂试验过程严格按照试验流程，逐步暖车和增加负荷，不存在运行中冷却水温过低现象；

查阅试验记录，发生异常磨损时，冷却水温正常（进机约65℃，出机＜85℃）；

对发生磨损的缸套拆卸后检查冷却水腔，符合设计要求；

图2发生拉缸的柴油机活塞

检查发生缸套异常磨损对应的活塞（见图2），未发现有发蓝或者明显烧灼现象；

在其余条件相同的情况下，只有缸套B发生异常磨损情况。

上述这些可初步排除缸套冷却不足的因素。?

3.缸套内壁网纹和活塞油环张力因素

柴油机工作过程中，缸套和活塞环摩擦负荷极大，因此要求缸套内壁具有良好的贮存润滑油和油膜分布能力。

在设计中，把缸套内壁珩磨成平台网纹，即表面加工成一种沟槽和小平台均匀相间的交叉网纹，用于储油和建立油膜。?

为了分析缸套平台网纹和活塞油环张力对磨损的影响，将通过以下试验来分析和验证。

三

试验过程及结果分析

1.试验配置?

对发生拉缸后的缸套B进行内壁的微观测量，发现缸套B的内壁网纹轮廓芯部高度Rk?和芯部以上峰顶高度Rpk?较大，且轮廓算术平均偏差Ra?较大（粗糙度高）。

缸套在与活塞环配合形成摩擦副时，其网纹波峰与活塞环接触面积较大，有效油膜的面积则较小，存在导致润滑失效形成拉缸异常磨损的可能性；同时，缸套B的内表面网纹芯部以下峰谷深度Rvk?也较大，沟槽内储油量有可能过多，造成滑油消耗量增大；

图3为发生拉缸的缸套B的平台网纹微观图。

图3发生拉缸的缸套B网纹

为验证以上的可能性，针对缸套B平台网纹的上述缺陷对其作优化设计，将原平台网纹的缸套B和改进平台网纹的缸套B分别搭配原活塞油环和较低张力规格活塞油环同时进行试验验证。?

经技术分析，决定对缸套B和活塞油环作以下调整（表1）：

（1）对缸套B进行改进，原网纹用金刚油石条珩磨，现改用碳化硅油石条珩磨（网纹Rk?相对较小，网纹也更均匀）；

（2）减小活塞油环的张力，把标称值F分别减小40N和减小70N。?

本次试验在一台6缸柴油机上进行，该柴油机装配有原缸套B和修改的缸套B（下文分别简称“原缸套”和“改进缸套”），并分别搭配不同张力油环作比对试验。

2.试验过程?

（1）磨合在磨合运行约四小时后，用反光镜照缸检查，发现第三缸出现拉缸（擦伤粘着磨损）情况，其余各缸检查正常。

（2）重新磨合和出厂试验?

为验证网纹对润滑和磨损的影响，对出现拉缸的第三缸，更换上新修复的缸套B，同时搭配张力为原标称值F