GEVO16型柴油机钢顶活塞环槽超限研究

汪玉娟　董浩

摘 要：针对GEVO16型柴油机二年检钢顶活塞环槽的超限问题，通过对环槽磨损数据统计和形状测量、缸套和活塞环磨损情况分析、积碳化学成分分析及各运用段环槽磨损情况的对比，探讨钢顶活塞环槽超限的原因，为柴油机运用和故障的处理提供帮助。

关键词：GEVO16型柴油机；活塞环槽；超限

1 概述

GEVO16型柴油机是南车戚墅堰机车有限公司和美国GE公司合作引进的大功率交流传动机车用中速柴油机。在该型柴油机二年检时发现部分活塞顶活塞环槽面出现不同程度的磨损。在运行中也出现了曲轴箱压力升高的故障，容易引起机破等事故，造成极大的负面影响。

2 情况调查

2.1 环槽数据测量

在公司二年检机车中，库尔勒运用的机车活塞钢顶普遍出现了环槽超限的情况（原尺寸为6.16～6.22mm）。对抽检的从两年检柴油机拆下的5只活塞进行测量，具体详见表1。

2.2 环槽淬硬层分析

测量CSR10-1284活塞顶环槽硬化情况，并对淬硬层进行分析：

2.3 活塞环的磨损情况

HXN5-0345机车在库尔勒机务段发生曲轴箱压力高的故障，返厂检修时对活塞环进行测量。大量测量结果表明第一道环磨损严重，环与环槽侧隙值和环厚均有不同程度超差。第二、第三道环情况良好，侧隙在标准范围内。

于是，对钢顶活塞所装用的库尔勒HXN5二年检367机车活塞环分别装用国产环和进口环进行试验跟踪，对第一道环的测量数据为表3。

对进口环与国产环的磨损情况检查得知：国产环与进口环三道环均有不同程度的磨损，但仅第一道环的环厚磨损较突出，说明活塞环本身可能不是关键因素所在，或许与其接触的部件硬度，表面粗糙度等有关。

后对其他机务段两年检活塞环进行了测量，大量的测量结果表明，其他机务段两年检活塞环磨损量不大，基本符合要求。

2.4 缸套磨损情况

对钢顶活塞所装用的库尔勒二年检HXN5-0367机车缸套直径进行三点测量，测量结果见表4

缸套直径基本符合设计图纸尺寸，磨损情况良好，无超限磨损。综合以上数据，分析得知，库尔勒机务段的活塞环槽、活塞环、缸套（以下简称动力组件）等磨损均比其他机务段严重：其中环槽宽度最大磨损0.384mm；活塞环环高最大磨损0.31mm（国产）、0.38mm（进口），活塞环外圆单边最大磨损0.10mm（国产）、0.12mm（进口）；缸套半径最大磨损0.055mm。

2.5 活塞顶积碳化学成分分析

对库存库尔勒机务段HXN5二年检活塞钢顶和既有车南昌机务段中修活塞钢顶积碳化学成分测量结果如下表5：

通过对比以及后来进行的大量测试得知，库尔勒机务段机车钢顶燃烧室化学成分中，Al、Si 的含量较其他机务段的多。

3 分析结论

经过以上测量数据和分析，我们可以得出以下结论：

（1）钢顶活塞环槽严重磨损的原因与环槽本身的硬度和淬硬层深度无关。

（2）动力组件的磨损可能与使用环境有关。磨损严重的活塞的积碳中Al，Si的化学成分含量偏高，考虑到库尔勒风沙较多，而沙子的主要成分为SiO2，土中也含Si、Al、Fe等元素，含细小风沙的空气进入燃烧室后势必会加大动力组的磨损。笔者认为可以通过对空气滤清器的改造或加大更换空气滤清器的频次来减少风沙环境对机车使用性能的影响。

（3）动力组件的磨损还可能与产品的制造工艺有关，淬火钢顶在国内机车上使用两年后基本是有0.10mm的磨损量，如果机车性能高或者工况恶劣的话磨损将更加严重。

参考文献

[1]周龙保，内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2005.