論大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞拉缸成因及防范措施

朱愛(ài)紅

摘要：本研究根據(jù)大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的拉缸實(shí)際情況，有針對(duì)性的討論及防范。通過(guò)車間柴油發(fā)動(dòng)機(jī)裝配、測(cè)試的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及理論性學(xué)習(xí)，對(duì)大功率柴油機(jī)在使用、維修、保養(yǎng)過(guò)程中，因諸多原因而導(dǎo)致柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞拉缸故障現(xiàn)象及其成因進(jìn)行論述。對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，活塞拉缸現(xiàn)象是一種危害性比較大的發(fā)動(dòng)機(jī)故障，我們應(yīng)從更深一層次去分析問(wèn)題，找出問(wèn)題成因所在，這對(duì)延續(xù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，提供了一個(gè)很好的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；活塞；裝配；拉缸

所謂的拉缸，是指氣缸套內(nèi)壁被拉成很深的溝紋，活塞、活塞環(huán)與氣缸套之間的摩擦副喪失了密封性，從而導(dǎo)致氣缸壓縮壓力降低，運(yùn)動(dòng)性喪失；可燃混合氣體下竄到曲軸箱，增加了曲軸箱壓力，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起曲軸箱爆炸；機(jī)油上竄到氣缸內(nèi)引起燒機(jī)油現(xiàn)象發(fā)生；排氣管顏色較大等。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，常常遇到發(fā)動(dòng)機(jī)活塞拉缸故障，拉缸具有相當(dāng)大的危害。發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，活塞、活塞環(huán)與氣缸套之間的摩擦是非常輕柔、緩慢的。一旦拉缸其磨損率很高，最高可達(dá)正常的幾十倍甚至幾百倍，拉缸輕微時(shí)，使活塞、氣缸套組件受損，壽命大為降低；嚴(yán)重時(shí)，活塞與氣缸套咬死，從而拉斷活塞或連桿，打壞發(fā)動(dòng)機(jī)，以致造成重大事故，同時(shí)給使用方也造成不小的麻煩及損失。

一、活塞拉缸原理及跡象

活塞連桿組，由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿總成組成（如右圖所示），其作用是將燃燒室內(nèi)燃油和空氣混合燃燒后產(chǎn)生的爆發(fā)壓力作用在活塞頂部，并通過(guò)連桿傳遞到曲軸上，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，然后將動(dòng)能進(jìn)行傳遞。

另一種拉缸是由于氣缸套內(nèi)壁被吸附進(jìn)一些雜質(zhì)而形成磨料，并附著在氣缸套內(nèi)壁，在活塞連桿組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，磨料隨著活塞一起運(yùn)動(dòng)，形成平行于氣缸套軸線的拉痕或拉傷。

二、拉缸故障表現(xiàn)

1、在壓縮和做功行程氣缸中會(huì)發(fā)生串氣、串機(jī)油現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)油消耗量增加，機(jī)油溫度升高；

2、煙色突然異常（冒藍(lán)煙或者黑煙）等。

三、拉缸成因

（1）常見(jiàn)的拉缸原因如下

1、氣缸套的圓度、圓柱度公差超出允許的范圍，使活塞與缸套密封性大大降低，氣缸內(nèi)高溫氣體下竄，破壞活塞與氣缸壁之間的油膜，進(jìn)而引起拉缸。

2、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高。由于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，使活塞膨脹量過(guò)大，消除或者減小了缸配間隙，造成拉缸。

a、冷卻系漏水、缺水；

b、節(jié)溫器失效，無(wú)大循環(huán)，冷卻水無(wú)大循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，所產(chǎn)生的多余熱量不能通過(guò)散熱器散出，使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，導(dǎo)致拉缸。

c、供油提前角過(guò)小或噴油量過(guò)大，產(chǎn)生后燃，使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，導(dǎo)致拉缸；

3、經(jīng)常低溫啟動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑油粘度大，流動(dòng)性差，在氣缸內(nèi)壁難以形成有效的油膜。

4、燃油質(zhì)量差，燃燒不完全形成較多燃燒殘?jiān)斐衫住?/p>

（2）、主要拉缸原因

通過(guò)活塞拉缸機(jī)理及以上常見(jiàn)原因分析，不難得出，拉缸主要原因取決于活塞及活塞環(huán)。無(wú)論是氣缸套的加工問(wèn)題、發(fā)動(dòng)機(jī)自身溫度過(guò)高問(wèn)題，還是發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的機(jī)油、柴油質(zhì)量及裝機(jī)質(zhì)量問(wèn)題，最終拉缸還得歸根于活塞、活塞環(huán)上。

活塞環(huán)作為活塞上的組成部件，分為氣環(huán)和油環(huán)，在高溫、高壓、高速、極難潤(rùn)滑的環(huán)境中工作。以下方面都可以導(dǎo)致拉缸：

1、活塞環(huán)開(kāi)口間隙、背隙、側(cè)隙過(guò)小。

a、制約了活塞與氣缸壁之間的潤(rùn)滑，從而導(dǎo)致兩者摩擦力加大，若氣缸內(nèi)積炭嚴(yán)重或裝配時(shí)清潔度不夠，都能造成活塞咬死，最終導(dǎo)致活塞拉缸；

b、使活塞環(huán)失去彈性，加劇了氣缸套內(nèi)壁的磨損，活塞環(huán)折斷卡死在環(huán)槽內(nèi)，造成拉缸；

壓振動(dòng)沖擊力超過(guò)了活塞環(huán)材料的抗沖擊強(qiáng)度，引起活塞環(huán)折斷。其折斷一般發(fā)生在第一道環(huán)，其次是第二道環(huán)。

2、活塞環(huán)開(kāi)口間隙、背隙、側(cè)隙過(guò)大。

a、減弱氣缸密封性能，使活塞環(huán)竄氣量增大，嚴(yán)重時(shí)因漏氣破環(huán)了氣缸套與活塞之間的油膜，造成活塞拉缸；

實(shí)例分析：

一臺(tái)12V柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)機(jī)負(fù)載50%，突然發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)力，功率減小，立即停車，隨即呼吸器中大量白煙。事后拆檢，A2缸活塞從銷座處斷裂，缸套被打壞、連桿從小頭端斷裂，對(duì)應(yīng)機(jī)油冷卻噴嘴及主油道被不同程度的打壞。

該機(jī)在短短幾分鐘內(nèi)，就造成了如此大事故。經(jīng)分析：活塞銷座承受活塞較大機(jī)械負(fù)荷，熱疲勞加大，導(dǎo)致活塞銷座局部裂紋，再在活塞慣性力的影響下，致使活塞從銷座處斷裂；活塞銷從銷座中脫落，此時(shí)活塞頂部開(kāi)始偏缸，運(yùn)動(dòng)軌跡開(kāi)始凌亂，因此破壞了活塞和氣缸壁之間的油膜，造成拉缸，再通過(guò)其復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，活塞頂部抱缸，卡死在缸套內(nèi)；脫落的連桿失去活塞的慣性力，只受曲軸牽引力作用，將氣缸套下端打壞，最終危害到機(jī)油冷卻噴嘴，并將連桿小頭端絞斷，殘余連桿，還繼續(xù)隨同曲軸運(yùn)動(dòng)，并將箱體打壞。

四、防止發(fā)動(dòng)機(jī)活塞拉缸的措施

1、在活塞及活塞環(huán)的裝配中，要嚴(yán)格按照裝配工藝及技術(shù)要求進(jìn)行：

a、要仔細(xì)檢查各個(gè)零件的相關(guān)尺寸，剔除不合格品；

b、活塞環(huán)的側(cè)隙、背隙、開(kāi)口間隙及活塞銷孔和活塞銷之間的間隙，要符合技術(shù)要求，裝配活塞銷時(shí)不得用力敲擊裝配；

c、正確選配活塞裙部與氣缸套之間的間隙，保證合適的缸配間隙（0.216-0.262mm）。

2、活塞、連桿安裝到曲軸連桿頸上后，要對(duì)其偏擺位置進(jìn)行檢查，不得超過(guò)技術(shù)要求，偏擺較大發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，活塞容易跑偏。

3、氣缸套壓裝中，要用適當(dāng)、均勻的力慢慢往下壓，不可沖擊壓裝，以免將氣缸套內(nèi)徑壓裝變形。

4對(duì)新機(jī)和大修后的發(fā)動(dòng)機(jī)，一定要先經(jīng)過(guò)磨合，即在保持良好潤(rùn)滑的條件下，按照轉(zhuǎn)速由低到高，負(fù)荷從小到大的原則，認(rèn)真按磨合規(guī)程操作，然后才能投入正式的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

5、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前，必須按規(guī)定檢查潤(rùn)滑油、冷卻水是否符合規(guī)定，不足時(shí)需及時(shí)補(bǔ)足；檢查中還要注意潤(rùn)滑油是否變質(zhì)，如潤(rùn)滑油已經(jīng)變質(zhì)應(yīng)查明原因，排除后并更換潤(rùn)滑油；空氣濾清器、機(jī)油濾清器等要定期檢查、更換。

6、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，若遇有異常情況，如機(jī)油壓力低，水溫高，聲音異常、煙色異常等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)停機(jī)、排除故障。

五、總結(jié)

通過(guò)以上論述、分析，可以很清晰地了解大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞拉缸問(wèn)題。無(wú)論是從活塞拉缸的機(jī)理，還是拉缸的成因及拉缸形式，都有很明了的說(shuō)明，最后還針對(duì)拉缸問(wèn)題，進(jìn)一步做出了一系列防范措施。只要我們掌握了造成發(fā)動(dòng)機(jī)活塞拉缸的成因，科學(xué)地管理和正常的使用發(fā)動(dòng)機(jī)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，認(rèn)真落實(shí)防范措施，就能減少甚至避免拉缸。希望通過(guò)此文，能給相關(guān)人士帶來(lái)便捷，提供一份幫助，減少發(fā)動(dòng)機(jī)故障率，更好地延續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。