第7讲 气缸套检修

第7讲气缸套检修 一 回顾与引入二 气缸套磨损检修三 气缸套裂纹的检修四 拉缸 一 回顾与引入 问题1 柴油机零件清洗的方法有哪些 问题2 气缸盖常见的损坏形式有哪些 问题3 柴油机气缸盖裂纹怎么检验 问题4 柴油机气缸盖裂纹怎么修理 问题5 柴油机气阀与阀座互研后密封性怎么检查 问题6 气缸套的工作条件是怎样的 一 回顾与引入 气缸套是柴油机重要而又易于损坏的零件 气缸套上部内表面是燃烧室的组成部分 直接受到燃气的高温 高压和腐蚀作用 与活塞组件的相对运动使其承受侧推力和强烈地摩擦 气缸套外圆表面与气缸体内壁组成冷却水腔 受到穴蚀和电化学腐蚀作用 常见的气缸套损坏形式有 内圆表面的磨损 腐蚀 裂纹和拉缸 外圆表面的穴蚀和裂纹 二 气缸套磨损检修 气缸套内孔磨损极限 二 气缸套磨损检修 1 气缸套内圆表面磨损测量2 气缸套磨损的修复 1 气缸套内圆表面磨损测量 气缸套测量部位 1 气缸套内圆表面磨损测量 气缸套测量部位中 小型四冲程筒形活塞式柴油机如无测量用的定位样板又缺少说明书等资料时 可参考以下四个位置进行缸套磨损测量 1 当活塞位于上止点时 第一道活塞环对应的缸壁位置 2 当活塞位于行程中点时 第一道活塞环对应的缸壁位置 3 当活塞位于行程中点时 末道刮油环对应的缸壁位置 4 当活塞位于下止点时 末道刮油环对应的缸壁位置 1 气缸套内圆表面磨损测量 气缸套测量部位根据气缸套磨损规律测量缸径 1 活塞位于上止点时 第一道活塞环对应的缸壁位置 2 第一道环分别在活塞行程的10 50 和100 的位置 3 第一道环在距气缸套下端5 10mm的位置 1 气缸套内圆表面磨损测量 气缸套测量部位除上述规定点外 还可依气缸套长短和要求 在气缸套上适当部位增加测量点 大型二冲程柴油机气缸套磨损测量部位一般在柴油机说明书中有明确规定 并有随机测量用的定位样板 测量时 只需将样板分别安放在气缸套的首尾方向和左右方向的位置上 依样板上的定位孔确定的各测量截面 测量其相互垂直的两个缸径 1 气缸套内圆表面磨损测量 气缸套测量部位 1 气缸套内圆表面磨损测量 气缸套测量部位 1 气缸套内圆表面磨损测量 测量 记录与计算测量时应准确记录各测量点的数据 依此数据计算出各横截面的圆度并求出最大圆度 计算出首尾 左右两个纵截面的圆柱度并找出最大圆柱度 计算出内径增量 与上一次测量比较 确定两次测量的间隔时间以便计算出这一段时间内缸套的磨损率 将计算出的最大圆度 最大圆柱度或最大内径增量与说明书或标准比较 以确定磨损程度和修理方案 2 气缸套磨损的修复 轮机员自修1 轻微纵向拉痕 宽 0 2 D 深 0 05 D 数量 3条 D为缸径 可用砂纸或油石打磨 使拉痕表面光滑后继续使用 当气缸套内圆表面纵向拉痕超过上述规定时 则应送厂采用机加工方法予以消除或减轻 2 较轻擦伤 深度 0 5mm 时可采用油石 锉刀或风砂轮等手工消除 使表面光滑后继续使用 2 气缸套磨损的修复 造船厂修复气缸套产生较大拉痕 擦伤 磨台和过度磨损时应拆下气缸套送船厂修复 主要方法有 1 镗缸修复 气缸套内圆表面产生较大拉痕 擦伤和磨台 或者气缸套的圆度 圆柱度超过标准 但内径增量尚符合标准时 采用机械加工 即镗缸 方法消除表面损伤和几何形状误差但镗缸后的内径增量仍应在标准之内 2 气缸套磨损的修复 造船厂修复2 修理尺寸法 当气缸套内径增量超过标准时 在保证气缸套壁厚强度的前提下进行镗缸 消除气缸套内圆表面的几何形状误差和拉痕 擦伤 磨台等损伤 再依镗缸后的缸径配制新的活塞组件 以恢复气缸套与活塞之间的配合间隙 2 气缸套磨损的修复 造船厂修复3 恢复尺寸法 当气缸套内径增量超标时 先镗缸消除气缸套内圆表面的几何形状误差和表面损伤 再根据气缸套壁厚要求增加的厚度可选用镀铬 镀铁或镀铁加镀铬的工艺 也可采用喷涂工艺 恢复气缸套原有的直径和与活塞之间的配合间隙 三 气缸套裂纹的检修 常见的气缸套裂纹部位主要有 1 气缸套冷却侧裂纹2 气缸套内表面裂纹3 气缸套裂纹的修理 1 气缸套冷却侧裂纹 在气缸套外表面上部支承凸缘的根部多发生周向裂纹 严重时扩展到气缸套内表面 即裂穿 甚至整个圆周上裂纹连通 造成支承凸缘以下部分气缸套脱落的严重事故 1 气缸套冷却侧裂纹 产生这种裂纹的原因多为设计不合理 支承力点布置不当 致使气缸套受力后在其支承凸缘根部产生过大的弯曲应力 加之 凸缘根部过渡圆角太小引起应力集中 在气缸套凸缘根部必然产生裂纹 后经过改进 即改变支承力点位置 减小或消除弯曲应力 增大凸缘根部圆角半径和控制气缸盖螺栓预紧力等措施 使气缸套产生此种裂纹的情况得到改善 1 气缸套冷却侧裂纹 气缸套冷却侧因流通设计结构不良使冷却水流速过高 局部过度冷却引起过大的热应力 再加上流道圆根处如有应力集中 在气缸套冷却侧就会产生裂纹 并向内圆表面扩展 造成气缸套内圆表面上部产生纵向裂纹 1 气缸套冷却侧裂纹 此外 当二冲程柴油机气缸套有内铸冷却水管时 会产生纵向裂纹 甚至裂至内圆表面 这是由于气缸套铸造时 内铸冷却水管与气缸套之间熔合不良或因冷却水压力波动 也可能因冷却水处理不佳发生腐蚀等导致 目前 新式二冲程柴油机的气缸套均为钻孔冷却 冷却效果好 热应力很小 能有效地防止裂纹的产生 2 气缸套内表面 二冲程柴油机气缸套内圆表面上部纵向裂纹或龟裂严重时会扩展到冷却侧 这是由于却水侧结垢较厚或有死水区时 会使气缸套局部过热产生裂纹 或者由于过大的交变热应力引起的热疲劳裂纹 裂纹始于气缸套内圆表面 经过较长时间后裂穿 此外 如果燃油粘度过高或喷射压力较大 使燃油喷射距离加长 炽热的火焰侵袭气缸套内圆表面造成局部过热时 也会使气缸套内圆表面上部产生裂纹 2 气缸套内表面 2 气缸套内表面 气缸套排气口附近的裂纹是由于排气温度过高 排气口附近金属过热所致 此外 拉缸会使内圆表面产生纵向裂纹和气口处产生裂纹 3 气缸套裂纹的修理 航行中气缸套内表面产生有一定间隔的少量纵向裂纹的 可采用波浪键和密封螺丝法修理 效果较好 当裂纹较严重或己裂穿时 则应换新气缸套 航行中气缸套裂纹严重又无备件时 采用封缸措施实行减缸航行 四 拉缸 拉缸是柴油机活塞组件与气缸套配合工作表面相互剧烈作用 产生干摩擦 在工作表面上产生过度磨损 拉毛 划痕 擦伤 裂纹或咬死的现象 拉缸是在有润滑条件下产生的不同程度的粘着磨损 拉缸轻时 使气缸套 活塞组件受损 严重时会造成咬缸的恶性机损事故 近年来 随着柴油机增压压力和单缸功率的提高 气缸套和活塞组件的热负荷和机械负荷增加 再加上柴油机燃用高粘度劣质燃油等使拉缸事故更易发生 四 拉缸 1 拉缸的主要症状2 柴油机拉缸种类3 拉缸的工艺原因4 防止拉缸的工艺措施5 拉缸时的应急措施 1 拉缸的主要症状 柴油机运转声音不正常 发出 吭吭 声或 嗒嗒 声 柴油机转速下降乃至自动停车 因为气缸内摩擦功大增 曲柄箱或扫气箱冒烟或着火 由于缸套和活塞组件温度升高 使曲柄箱或扫气箱空间加热 油或积油蒸发成油气 当活塞环粘着或断环失落时使燃气泄漏以致着火 1 拉缸的主要症状 排烟温度 冷却水温度和润滑油温度均显著升高 吊缸检查可以发现气缸套和活塞环 活塞工作表面呈蓝色或暗红色 有纵向拉痕 气缸套 活塞环 甚至活塞裙异常磨损 磨损量和磨损率很高 远远超过正常值 2 柴油机拉缸种类 一般柴油机拉缸事故多发生在运转初期的磨合阶段和长期运转以后 根据拉缸发生的时间和损伤特点分为以下两类 柴油机运转初期的磨合拉缸这种拉缸事故发生在新造或修理后的柴油机磨合阶段 损伤部位在气缸套和活塞环工作表面 严重时波及活塞裙外表面 2 柴油机拉缸种类 柴油机运转中的拉缸这种拉缸事故发生在柴油机稳定运转较长时间 数千小时 以后 拉缸使活塞裙外表面烧伤 磨损和气缸套内上止点附近壁面严重磨损及气口筋部裂纹 铸铁气缸套与铝合金活塞发生拉缸时 可使活塞材料熔化并与气缸套表面焊接 3 拉缸的工艺原因 柴油机拉缸事故的根本原因是气缸套与活塞环工作表面间的油膜变薄或遭到破坏所致 当油膜变薄或局部破坏失去油膜时 使气缸套和活塞环配合表面的金属直接接触 发生粘着磨损 进一步发展和恶化即形成严重的拉缸事故 使润滑油膜变薄和破坏的因素较多 除润滑油品质不佳 供油不足或中断 气缸套冷却不良缸壁过热 超负荷等因素外 柴油机制造与安装精度和使用中的精度降低也是不容忽视的重要原因 所以 还应从工艺上分析产生拉缸的原因 3 拉缸的工艺原因 气缸套与活塞环工作表面的粗糙度不合适容易引起运转初期的磨合拉缸气缸套和活塞环的表面粗糙度对磨合过程有很大影响 表面初始粗糙度等级过低 表面太粗糙难以在较短的时间内完成良好的磨合 若表面初始粗糙度等级过高 表面太光洁 难以存油而使金属直接接触 造成粘着磨损 3 拉缸的工艺原因 新造或经修理的气缸套内表面粗糙度应符合下列要求 高速柴油机不超过Ra0 8 m中速柴油机不超过Ra1 6 m低速柴油机不超过Ra3 2 m 3 拉缸的工艺原因 活塞运动装置对中不良引起拉缸新造柴油机活塞运动装置与气缸套对中性差 即安装精度低 或者由于长期运转使导板 滑块 轴承等磨损破坏了活塞运动部件在气缸中的正确位置 致使柴油机运转中活塞在气缸中往复运动时产生摆动和敲击气缸 油膜被破坏导致拉缸事故 3 拉缸的工艺原因 活塞运动装置对中不良引起拉缸某柴油机活塞与气缸套间隙 3 拉缸的工艺原因 活塞运动装置对中不良引起拉缸活塞与气缸之间的配合间隙反映二者的对中情况 配合间隙过大 过小或分配不均都会导致拉缸 间隙过大 运转时产生燃气下窜 破坏油膜 间隙过小 金属直接接触甚至粘着 当活塞往复运动时产生拉缸 间隙分布不均 活塞运动部件在缸中倾斜 往复运动时产生摆动敲缸 破坏油膜 产生拉缸 4 防止拉缸的工艺措施 保证活塞运动装置良好的对中性新机在船上安装时应保证安装质量 保证活塞运动部件与固定件之间要求的配合间隙符合说明书或规范要求 从而使其具有良好的对中性 运转中的柴油机应加强维护管理 减少导板 轴承等的磨损 加强定期检测及时发现失中现象 防止由于对中不良导致拉缸 4 防止拉缸的工艺措施 气缸套内圆表面采用波纹加工或珩磨加工采用波纹加工或珩磨加工气缸套 不仅使其内圆表面具有合适的粗糙度 而且在表面上形成网状沟纹 这种网状沟纹的表面减少了活塞环与气缸套的接触面积 提高了单位面积压力 加速磨合 由于沟纹可以贮油 有利润滑 尤其缺油时沟纹内的油可以补充 从而可以防止拉缸的产生 4 防止拉缸的工艺措施 4 防止拉缸的工艺措施 气缸套内圆表面强化处理气缸套内圆表面采用松孔镀铬 喷钼 离子氮化处理等工艺来提高表面的耐磨性 抗咬合性 以提高缸套的抗拉缸性能 活塞环外表面强化处理采用镀锡 镀锌 镀铅等工艺 在活塞环外表面上镀覆一层5 10 m的金属 可加快活塞环与缸套的磨合 提高配合面的密封性 减少由于窜气破坏油膜引起的拉缸事放 活塞环外表面喷钼 可以提高抗咬合性能和提高耐磨性 因为钼的熔点高达2640 C和喷铝层多孔且孔分布均匀 贮油性好