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柴油机的主要运动部件是气缸套和活塞组件,气缸套内外壁温差较大,燃气爆炸压产生的冲击力、引起震动、噪音,活塞上下运行产生的磨损和侧推力,拐点上引起的震动,气缸套受力方向的交替变化;燃油的化学成份引起的一些附加的腐蚀,直接影响柴油机气缸套的寿命。研究柴油机气缸套与活塞组件运动产生的磨损,对柴油机正常工作和预防柴油机过渡磨损有益。
一、柴油机气缸套与活塞组件的磨损机理
柴油机自行工作:当排气阀关闭,进气阀打开,活塞在气缸套内从上止点向下止点运行过程中,吸入空气; 活塞到达下止点后,运动方向改变,进气阀关闭,活塞从下止点向上止点方向运行,将吸入空气进行压缩,到达特定位置的曲柄转角,再将具有一定压力的、雾化均匀的燃油与压缩后的空气混合,在活塞抵达上止点前,将混合油气压缩到爆燃,产生强大的压力,推动活塞作功;活塞从上止点向下止点运行时,柴油机对外作功,输出功率;当活塞再次抵达下止点后,排气阀打开,活塞从下止点向上上止点运行时,柴油机将废气排出,一直到活塞抵达上止点,排气阀关闭。柴油机的活塞再从上止点向下止点运行时,进气阀再次打开,柴油机机再次吸入新鲜空气,周而复始,柴油机连续地运行工作着。
柴油机的气缸套与活塞组件始终在相对运动,两运动部件必然会产生相对摩擦,摩擦的结果就会出现运动部件的相对磨损,逐渐失去原来的尺寸精度和配合精度,这是自然规律,不可避免的,属于机械的正常磨损范畴。这种正常磨损是有规律可循,磨损的寿命也是可以预测的。如图1所示,气缸套的正常磨损规律为:
四冲程柴油机在气缸套的纵截面呈锥形,上部磨损大,下部相对磨损小,且最大磨损位置在活塞处于上止点时,第一道气环附近,而沿气缸套向下磨损逐渐变小。
二冲程柴油机,在上部的上止附件的磨损大,且在下部的气口部位,磨损也是比较大的。其原因是该处的几何形状复杂,壁厚不均,热变形大,气口处又受进、排气的冲刷作用,油膜容易破坏,而且在此处堆积杂质,所以容易造成磨损。
所以在制造气缸套时,新的气缸套内径也人为地作成椭圆形,短轴设在缸套的左右方向。柴油机运行时,气缸套左右方向磨损比首尾方向磨损大。在磨损过程中,气缸套的磨损就会从左右方向的短轴,慢慢过渡到长轴,形成图1的(b)形状,达到延长柴油机气缸套使用寿命目的。
二、非正常磨损的成因及预防措施
(1)粉尘的磨损。空气中的粉尘,粉尘直接影响气缸套上止点的附近的磨损程度,如图2所示。应对环境中的粉尘和雾霾气候,要加强对空气滤清器的保养和维护工作。滤网上的粉尘要定期在进行清除,破损滤网及时更换,将粉尘隔离在滤网以外,保证缸套内空气清洁度。(2)润滑油的杂质引起的磨损。润滑油不纯,含有杂质时,气缸套和活塞组件运动的磨损也就形成(图3)。应对润滑油杂质产生的磨损,必须定期对润滑的质量进行化检,定期用分油机对润滑油进行过滤处理,将润滑油中的水份、杂质清除,避免出现磨损。(3)冷却水低温磨损。可在气缸套的下部出现较大的磨损量,缩短气缸套的使用寿命。因此,在柴油机的运行中,控制冷却水的温度是一件非常重要的日常巡视项目,冷却水的出水温度控制在70~80℃之间。(4)粘着磨损。柴油机运行时必须时刻注意润滑的压力变化情况,必须保障柴油机的润滑油压力正常供油。(5)低温磨损。 对燃油的净化,用分油机进行处理,提高燃油的品质;加强暖车过程的操作程序,避免冷车启动很重要。
三、小结
柴油机核心运动部件的维护和管理是一件复杂而科学的过程。船舶轮机工作人员,从柴油机的备车开始,就要密切注示柴油机的运行工况,切实观注柴油机运行的各种动态参数;熟悉和掌握船舶柴油机的性能和参数,如发现参数异常,应及时进行处治,把问题消灭有萌牙状况,将柴油机的气缸套和活塞组件的磨损控制在可视范围内,延长柴油机运行的寿命。
(作者单位:长江万州航道管理处)
一、柴油机气缸套与活塞组件的磨损机理
柴油机自行工作:当排气阀关闭,进气阀打开,活塞在气缸套内从上止点向下止点运行过程中,吸入空气; 活塞到达下止点后,运动方向改变,进气阀关闭,活塞从下止点向上止点方向运行,将吸入空气进行压缩,到达特定位置的曲柄转角,再将具有一定压力的、雾化均匀的燃油与压缩后的空气混合,在活塞抵达上止点前,将混合油气压缩到爆燃,产生强大的压力,推动活塞作功;活塞从上止点向下止点运行时,柴油机对外作功,输出功率;当活塞再次抵达下止点后,排气阀打开,活塞从下止点向上上止点运行时,柴油机将废气排出,一直到活塞抵达上止点,排气阀关闭。柴油机的活塞再从上止点向下止点运行时,进气阀再次打开,柴油机机再次吸入新鲜空气,周而复始,柴油机连续地运行工作着。
柴油机的气缸套与活塞组件始终在相对运动,两运动部件必然会产生相对摩擦,摩擦的结果就会出现运动部件的相对磨损,逐渐失去原来的尺寸精度和配合精度,这是自然规律,不可避免的,属于机械的正常磨损范畴。这种正常磨损是有规律可循,磨损的寿命也是可以预测的。如图1所示,气缸套的正常磨损规律为:
四冲程柴油机在气缸套的纵截面呈锥形,上部磨损大,下部相对磨损小,且最大磨损位置在活塞处于上止点时,第一道气环附近,而沿气缸套向下磨损逐渐变小。
二冲程柴油机,在上部的上止附件的磨损大,且在下部的气口部位,磨损也是比较大的。其原因是该处的几何形状复杂,壁厚不均,热变形大,气口处又受进、排气的冲刷作用,油膜容易破坏,而且在此处堆积杂质,所以容易造成磨损。
所以在制造气缸套时,新的气缸套内径也人为地作成椭圆形,短轴设在缸套的左右方向。柴油机运行时,气缸套左右方向磨损比首尾方向磨损大。在磨损过程中,气缸套的磨损就会从左右方向的短轴,慢慢过渡到长轴,形成图1的(b)形状,达到延长柴油机气缸套使用寿命目的。
二、非正常磨损的成因及预防措施
(1)粉尘的磨损。空气中的粉尘,粉尘直接影响气缸套上止点的附近的磨损程度,如图2所示。应对环境中的粉尘和雾霾气候,要加强对空气滤清器的保养和维护工作。滤网上的粉尘要定期在进行清除,破损滤网及时更换,将粉尘隔离在滤网以外,保证缸套内空气清洁度。(2)润滑油的杂质引起的磨损。润滑油不纯,含有杂质时,气缸套和活塞组件运动的磨损也就形成(图3)。应对润滑油杂质产生的磨损,必须定期对润滑的质量进行化检,定期用分油机对润滑油进行过滤处理,将润滑油中的水份、杂质清除,避免出现磨损。(3)冷却水低温磨损。可在气缸套的下部出现较大的磨损量,缩短气缸套的使用寿命。因此,在柴油机的运行中,控制冷却水的温度是一件非常重要的日常巡视项目,冷却水的出水温度控制在70~80℃之间。(4)粘着磨损。柴油机运行时必须时刻注意润滑的压力变化情况,必须保障柴油机的润滑油压力正常供油。(5)低温磨损。 对燃油的净化,用分油机进行处理,提高燃油的品质;加强暖车过程的操作程序,避免冷车启动很重要。
三、小结
柴油机核心运动部件的维护和管理是一件复杂而科学的过程。船舶轮机工作人员,从柴油机的备车开始,就要密切注示柴油机的运行工况,切实观注柴油机运行的各种动态参数;熟悉和掌握船舶柴油机的性能和参数,如发现参数异常,应及时进行处治,把问题消灭有萌牙状况,将柴油机的气缸套和活塞组件的磨损控制在可视范围内,延长柴油机运行的寿命。
(作者单位:长江万州航道管理处)