8-9第九节 精密偶件的检修.doc

第九节 精密偶件的检修柴油机燃油系统中，高压油泵中的柱塞一套筒偶件、出油阀一阀座偶件，喷油器中的针阀一针阀体偶件，是三对极为精密的零件，称为精密偶件。由于它们都是经过极精细的机械加工，所以它们的尺寸和形位精度高、表面粗糙度等级高、偶件的配合精度高。例如，柱塞、套筒的圆度和圆柱度误差不超过0.001mm，工作表面的粗糙度为Ra 0.020.05mm，柱塞与套筒的配合间隙只有0.0020.003mm。为了满足柴油机运转时的工作要求，这些偶件还应该具有较高的耐磨性、耐蚀性和尺寸稳定性。精密偶件是在高压燃油中工作，受到高压、磨擦和腐蚀等作用，使偶件配合面极易产生磨损、腐蚀等损坏。值得注意的是，即使偶件工作表面微小的损坏也会严重地影响高压油泵、喷油器、燃油系统和柴油机的正常工作。所以，轮机员应对这三对偶件予以特别的关注。一、精密偶件的主要损坏形式 1柱塞套筒偶件柱塞套筒是高压油泵中的一对重要的偶件，其作用是保证高压油泵准确的正时、足够的供油压力，精确的供油量和可靠地工作。高压油泵工作一段时间后，柱塞套筒偶件主要产生以下损坏。1）圆柱配合面的过度磨损柱塞和套筒的工作表面产生磨损，柱塞螺旋槽附近的工作表面磨损尤为严重，如图8-43（a）所示。配合面的磨损将使配合间隙增大，泵油压力降低，进而影响喷油压力，导致雾化不良，燃烧恶化；各缸油泵的柱塞套筒偶件的磨损不同，泵油压力不同，各缸喷油量不等，以致各缸功率不等，柴油机各缸功率不平衡。2）柱塞工作表面的穴蚀柱塞螺旋槽附近的工作表面上产生穴蚀，如图8-43（b）所示。穴蚀是由于燃油喷射终了时，螺旋槽的边缘将回油孔打开的瞬间，套筒内的高压油急速冲出，使套筒内压力骤然降低。螺旋槽边缘的油压低到该处温度对应的燃油蒸发压力时燃油气化形成气泡。随后的高压燃油或其压力波使气泡溃灭。强大的冲击波作用使螺旋槽附近的工作表面金属剥蚀，即产生穴蚀。 3）圆柱配合面上的拉痕及偶件咬死 柱塞一套简偶件圆柱配合面还会产生纵向拉痕，偶件卡紧甚至咬死。这两种损坏主要是由于燃油净化不良，燃油中含有较多坚硬的机械杂质、配合间隙过小和偶件材料热处理不当引起的。 2出油阀一阀座偶件出油阀一阀座是高压油泵中的另一对精密偶件，在高压油泵中起着蓄压、止回和减压的作用。等容卸载式出油阀偶件的结构如图8-44所示。出油阀一阀座偶件的主要损坏形式有：(1)工作表面过度磨损。出油阀的导向面、减压凸缘和密封锥面产生过度磨损；出油阀座的密封锥面和内孔产生过度磨损。偶件配合面的过度磨损将使配合间隙增大，泵油量增多，造成不完全燃烧的后果。密封锥面的磨损导致密封性下降，高压油回流，泵油压力降低。(2)阀与阀座卡紧、咬死或关闭不严而使出油阀处于常开的故障。3针阀一针阀体偶件1）圆柱配合面和锥面配合面的过度磨损针阀偶件圆柱配合面过度磨损，使配合间隙增大、喷油压力降低和雾化不良。各缸喷油器针阀偶件磨损程度不同使各缸喷油量不等，从而影响柴油机功率平衡和低负荷运转的稳定性。针阀偶件的锥面配合面是重要的密封面。在正常工作时，为了密封和切断燃油迅速，要求：(1)针阀的键角 较针阀体座面的锥角约大0.5l，如图8-45（a）所示。(2)偶件锥面配合面上狭窄的环形密封带（称为阀线）的宽度h为0.30.5mm，如图8-45(b)所示。环形密封带越窄，压强越大，锥面的密封作用和燃油喷射终了时切断燃油的性能就越好。柴油机运转一段时间后，针阀偶件的锥面配合面产生过大的磨损，使针阀下沉、环形密封带变宽或不连续或模糊不清，针阀升程加大，针阀与阀座的撞击力增强，使锥面配合面的磨损与损伤更加严重。锥面过度磨损后使针阀下沉，即针阀位置下移，如图8-45（b)所示。2)针阀体端面腐蚀针阀体的结构不同，有的针阀体头部带喷孔，另一端为平面，与喷油器本体端面相结合；有的针阀体两端均为平面。一端平面与带喷孔的喷油嘴结合，另一端面与喷油器本体结合。针阀体端面长期使用会因燃油、冷却水使其发生微观电化学腐蚀，从而使与喷油器本体或喷油嘴结合面处的密封性下降，产生燃油漏泄和油压降低，雾化不良等。针阀体端面腐蚀可以从喷油器冷却水循环水箱中有油星、油迹等现象进行判断。3）喷孔磨损与堵塞 针阀体或喷油嘴头部分布着细小的喷油孔，孔径一般在0.121.0mm范围之内，喷孔数目约为112个。喷油器的喷油孔直径，数目和分布随机型而异。喷油器使用一段时间后，出于高速、高压燃油的冲刷使喷孔磨损，孔径变大，雾化质量下降；当气缸内燃烧不良、积炭严重时会使喷孔堵塞，孔径变小，甚至堵死。所以，不论是喷孔磨损或堵塞均破坏了燃油雾化及与燃烧室的配合，影响燃油与空气的混合。针阀体喷孔周围积炭严重时形成炭花，如图8-46(a)所示。这是由于针阀偶件锥面磨损后密封不良或针阀关闭不及时，导致喷孔滴油、漏油粘附于喷孔四周，高温下形成炭花。喷孔周围积炭影响燃油雾化质量，并使针阀体过热损坏。 二、精密偶件的检验在精密偶件的各种损坏形式中最常见的是磨损失效。对精密偶件磨损的检验，由于偶件极为精密难于用测量尺寸变化量来掌握磨损程度；同时一些部位也难以进行测量。所以，对于精密偶件是通过密封性检验来了解其磨损程度和判断能否继续使用的。检验前，偶件应仔细拆卸和清洗。偶件不具有互换性不能分开乱放。1偶件的清洗采用轻柴油或煤油清洗偶件，并应注意以下几点：(1)针阀体或喷油嘴的外表面积炭采用钢丝刷清除。清除喷孔周围积炭时切勿损伤喷孔。如喷孔被积炭堵塞应采用专用通孔工具或钻头疏通喷孔。通孔时，切勿用力过猛，以免通针或钻头断在喷孔内。图8-46（b）为喷孔的通孔工具 通针。(2)偶件配合面应使用软毛刷或软布进行擦洗。清洗干净后用清洁纸或丝绸擦干，不可用棉纱头或破布擦，以免灰尘或棉纱毛头粘住偶件工作表面上。(3)清洗后的偶件放于清洁的专用容器中保存。2一般性检查偶件清洁后，可借助低倍放大镜对偶件工作表面进行观察，检查有无明显的严重的磨损、腐蚀、裂纹等缺陷。如发现应依实际情况决定修复或报废。 3偶件的磨损检验偶件配合面磨损使其配合精度下降，燃油泄露，压力降低。生产中可以通过检查偶件的密封性和燃油雾化质量来了解偶件的磨损部位与磨损程度。 1）偶件密封性检验(1)滑动试验法 是检查偶件密封性的最简便的方法，用以检验柱塞一套筒、针阀一针阀体的圆柱配合面密封性。先用滤净的轻柴油清洗和润滑偶件，然后使偶件与水平面成45倾斜放置，把柱塞(或针阀)抽出1/3配合面长度后，使其在自重作用下自由滑下，且柱塞(或针阀)在套筒(或针阀体)内转至任何位置滑下时均不得有阻滞现象。若下滑速度缓慢、均匀，表明配合面无明显磨损，密封性较好；若下滑速度较快或很快，表明配合面磨损较大或严重，密封性不良。若将柱塞(或针阀)转动90再次试验，柱塞(或针阀)下滑缓慢、均匀，表明偶件产生偏磨损。(2)油液降压试验法 油液降压试验法或称燃油漏损定量法，也是检验偶件密封性的一种方法。此外，还有油液等压试验法。油液降压试验法是用通过偶件的油液压力下降一定值时所需要的时间作为检验密封性的标准，或者是用在一定时间内油液漏损量作为检验密封性的标准。柱塞偶件油液降压试验法要求油泵在相当于额定供油量时，油压从30MPa降至5MPa的时间应不少于20S，表明柱塞偶件圆柱面密封性良好。针阀偶件圆柱配合面密封性油液降压试验法，试验前必须进行数次喷油，以排净系统内的空气。试验时燃油进入喷油器，允许将喷油器启阀压力调整到比规定值高23MPa。在启阀压力的油压作用下检查针阀偶件的渗油现象，以手背擦拭针阀体头部喷孔周围，手背应无油，表明针阀偶件圆柱面密封良好。针阀偶件锥面密封性油液降压试验法：试验时，要求在燃油压力比规定的启阀压力低2MPa的油压作用下，在l0S内不得有渗漏，允许针阀体喷孔周围稍微湿润，但不得有油液集聚现象。针阀偶件锥面密封性检验可与其圆柱面密封性检验同时进行。偶件配合面密封性试验是在船上利用喷油器试验装置来完成的，如图8-47所示。检验柱塞偶件时，将高压油管5接到待检油泵上。检验针阀偶件时，将待检喷油器装于试验装置中，如喷油器2。试验时，用手动泵9供油。喷油器雾化试验是对其偶件密封性的综合检验，可与上述密封性检验同时进行。试验时，将启阀压力调至规定值，然后以4080次/min的速度进行喷雾试验，喷雾质量应符合以下要求：(1)喷出的燃油应成雾状，无肉眼可见的飞溅油粒的连续油柱和局部浓稀不均匀的现象；(2)喷油开始和终了时声音清脆，喷油迅速，利落；(3)喷油开始前和终了后不得有渗漏，允许喷孔周围有湿润现象。当针阀直径大于l0mm时，允许喷孔周围有油液聚集现象，但不得有油滴漏。喷油器雾化试验十分重要，根据试验时雾花的形状、数目、分布和油粒的细度等检验喷油器的质量和分析故障原因。图8-48的雾化状况分别反映了不同的成因。图8-48(a)雾化不良，是由于喷孔部分堵塞产生滴油现象；图(b)为针阀动作不良产生喷雾方向偏单，油粒粗大；图（c）为针阀锥面磨损，密封性差，在喷雾的同时有滴油现象；图(d)为正常喷射，雾化良好，雾花均匀分布，喷孔周围无滴油现象。三、精密偶件的修理 1柱塞偶件的修复柱塞偶件圆柱配合面磨损后，一般采用以下方法修复：1）尺寸选配法 将一小批磨损报废的柱塞、套筒分别精磨和研磨，消除几何形状误差后按加工后的尺寸重新装配，在保证要求的配合间隙下互研成一对新偶件。此法重新选配率较低，一般约为20% 左右，并且在零件数量较少和船上条件下不宜采用此法修复。但可使部分报废偶件重新获得使用。2）修理尺寸法保留套筒，对其进行机械加工消除几何形状误差，按修理后的套筒尺寸配制柱塞，互研后达到要求的配合间隙。3）镀铬修复采用镀铬工艺修复偶件使恢复要求的配合间隙。常采用偶件之一进行镀铬，即将套筒内孔加工获得修理尺寸，使柱塞外圆面镀铬达到修理尺寸，互研成对，保证恢复要求的配合间隙和性能。此法效率高，可使90%以上的