柴油機汽缸套支承肩斷裂原因分析
摘要:柴油機汽缸套技術(shù)狀態(tài)直接影響發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、可靠性和環(huán)保性。主要針對柴油機汽缸套支承肩斷裂原因,從安裝、材質(zhì)及設(shè)計、調(diào)整使用等方面進行了分析,以提醒使用維修人員工作中注意預(yù)防。
汽缸套是柴油機核心部件之一,與缸蓋、活塞共同構(gòu)成燃燒室,是燃料燃燒的場所,又為活塞運動做功場所,完成熱能向機械能的轉(zhuǎn)化。汽缸套工作環(huán)境惡劣,與高溫高壓燃氣直接接觸,承受著較大的熱應(yīng)力,還要承受活塞的側(cè)推力和撞擊力,以及滑動摩擦力、彎曲應(yīng)力等,這些因素導(dǎo)致汽缸套失效,其中支承肩斷裂便是常見的故障之一。汽缸套支承肩斷裂后,如果不能及時發(fā)現(xiàn),失去支承肩的汽缸套在高速往復(fù)運動的活塞和活塞環(huán)的作用下逐漸整體下行,當(dāng)?shù)谝坏阑钊h(huán)上行越過缸套斷裂部位后,再次下行時,受到缸套的卡滯,便會發(fā)生活塞、活塞環(huán)、連桿、機體等零部件失效的嚴重后果。汽缸套支承肩斷裂的原因,大體有安裝技術(shù)、零件加工質(zhì)量和使用調(diào)整等方面。
1 安裝問題
(1)缸套與機體座孔支承面清洗不干凈。如果機體座孔支承面上有0. 1 mm左右的污物,就埋下隱患,缸套裝不到底,若強行壓緊,缸套將產(chǎn)生內(nèi)傷導(dǎo)致支承肩斷裂;壓裝缸套未用專用工具,進行不合理敲擊也會導(dǎo)致支承肩斷裂。
(2)缸套支承肩與機體止口接觸面涂抹密封膠。由于涂膠的厚度、均勻程度無法滿足裝配工藝標(biāo)準(zhǔn),致使支承肩高出量達不到要求,在擰緊缸蓋螺栓時,支承肩受力過大,整體受力不均勻,從而引起支承肩斷裂。缸蓋固定緊固螺栓用力不均或一次性上緊,導(dǎo)致缸蓋壓緊力達不到要求(過松或過緊),易使缸套開裂。
(3)新?lián)Q的缸套或機體正式安裝前,應(yīng)不帶封水圈進行試裝,檢查是否有異常現(xiàn)象,如配合松緊問題、高低問題等。如果缸套不能靈活自由地落人座孔,缸套上端面高于機體平面超過0. 18 mm,缸套就有斷裂的可能。
(4)有些維修人員在安裝汽缸套和汽缸墊時,往往不注意檢查它們的主要尺寸和適用的機型,以致錯裝了其它型號柴油機的汽缸套或汽缸墊,使汽缸蓋經(jīng)汽缸墊缸口壓在汽缸套凸臺上,同樣造成汽缸套支承肩裂紋或斷裂。如安裝異型缸墊,S1100柴油機缸套上端面帶有封火環(huán),有的機手不小心誤裝了S195的缸墊;同樣CC195柴油機缸套上端面也帶有封火環(huán),如誤裝S195缸墊,必然造成汽缸套支承肩斷裂。
(5)缸套封水圈過粗,安裝時易將封水圈切壞,切下的膠塊會墊在機體座孔支承面上,引起缸套斷裂。為了防止汽缸套臺肩在擰緊汽缸蓋時被壓斷,在安裝汽缸套時,應(yīng)先不裝防水橡皮圈,將缸套擦干凈后放人機體內(nèi),測量汽缸套高出機體平面的尺寸,如過高,可對機體臺肩平面進行銑削,增加臺肩深度。
(6)發(fā)動機在之前的維修中(更換汽缸套),缸體止口處受到損傷,平面度達不到要求,未進行修復(fù)直接安裝汽缸套,支承肩與止口表面不能完全接觸,壓緊缸套后引起支承肩斷裂。
2 材質(zhì)及設(shè)計問題
(1)汽缸套在鑄造過程中化學(xué)成分控制不嚴、金相組織達不到標(biāo)準(zhǔn)引起支承肩發(fā)生斷裂。
(2)汽缸套材質(zhì)強度與發(fā)動機設(shè)計參數(shù)不匹配,則會由于汽缸套強度不夠,發(fā)生汽缸套斷裂。
(3)柴油機型號較多,對缸套的設(shè)計各不相同,根據(jù)缸套斷裂的實例,我們發(fā)現(xiàn)缸套臺階越厚,斷裂的可能性越小,反之越大。缸套臺肩切槽應(yīng)該為圓角,加工后如果沒有圓角,就易引起應(yīng)力集中,致使缸套出現(xiàn)裂紋。
3 調(diào)整使用問題
(1)汽缸套位置調(diào)整不當(dāng),對缸套斷裂有直接影響。汽缸套的支承肩與汽缸體的上部定位凸緣之間的配合間隙過大,使汽缸套的振動頻率和振幅增大,而發(fā)動機工作時,活塞的橫向擺動也會引起汽缸套的振動,時間較長,會導(dǎo)致汽缸套支承肩斷裂。
(2)經(jīng)常猛轟油門,經(jīng)常超負荷作業(yè),空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速過高、供油時間過早或因冷卻水短缺等,會造成柴油機過熱,可導(dǎo)致缸套斷裂。
(3)使用劣質(zhì)燃油,積碳過多,造成活塞環(huán)在汽缸套中漲死,引起汽缸套支承肩斷裂。
4 零件質(zhì)量問題
缸套與機體座孔的加工質(zhì)量對缸套斷裂影響很大。若缸套質(zhì)量不合格,只會損壞一個缸套;若機體質(zhì)量不合格,會接連損壞缸套。下面有這樣一些實例:(1)缸套安裝后,上端面應(yīng)高出機體平面0.04~0. 17 mm。有一缸套安裝后高出機體平面0. 25 mm,結(jié)果發(fā)生缸套支承肩斷裂。(2)一臺S195柴油機新機體,缸套支承面呈傾斜狀態(tài),兩個月?lián)Q了3個缸套。經(jīng)過仔細刮研,找正支承面,缸套不再發(fā)生斷裂。(3)一新機體,缸套不加封水圈試裝時,必須對缸套施加壓力才能到位,壓入后又難以拔出。經(jīng)檢查在封水圈的部分產(chǎn)生變形,以致使用一個月就斷一個缸套。(4)一臺S1100機體在a削缸套座孔時,缸蓋螺栓孔的加強部分出現(xiàn)拉刀現(xiàn)象,缸套安裝后受擠壓,一年中引起兩個缸套斷裂。(5)一臺S1100柴油機的機體,半年斷缸套兩個。經(jīng)檢查缸套安裝后上部還有擺動。最后用0. 1 mm的薄銅皮墊在缸套上端的周圍,使缸套定位安裝后,再未發(fā)生缸套斷裂。
5 結(jié)束語
汽缸套在使用過程中出現(xiàn)支承肩退刀槽處斷裂是由多方面的原因引起的。雖然是正常現(xiàn)象,但如果能夠?qū)Ξa(chǎn)品的設(shè)計制造、裝配使用和維護保養(yǎng)等各方面進行嚴格的控制,就可以最大程度減少此現(xiàn)象的發(fā)生。
來源:農(nóng)機使用與維修