柴油机零件磨损浅析

王虎

摘 要 分析研究135系列柴油机在外界温度、湿度、空气质量及油、水条件作用下，柴油机燃烧做功时对其使用寿命的影响、并结合实际情况，提出改善燃烧状况以此来提高柴油机野外作业的使用寿命。

关键词 柴油机磨损；颗粒磨损；条件磨损；磨损量；转速；负荷

中图分类号：TK428 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0179-01

在煤田地质勘探中，柴油机是主要的生产、生活的动力来源，柴油机的工作性能和使用寿命对生产效益有很大影响，我队现在普遍使用135系列柴油机，在日常生产维护中工人们往往只注重不缺两油一水，而往往不注意一些使用条件对柴油机的磨损影响，从而使柴油机的使用寿命降低。柴油机的磨损不紧取决于结构和工艺水平，还在于零件之间相互摩擦自然产生的磨损；零件与介质相接触被腐蚀磨损；长时间在交变载荷作用下产生的疲劳损伤；在外界载荷、温度、空气质量以及残余应力做用下的磨损。下面就几种常见使用条件磨损进行探讨。

1 柴油机转速和负荷对零件磨损的影响

当柴油机负荷一定时，柴油机在高速运转时，活塞平均移动速度越高气缸磨损也相应增大，在低速运转时，磨损率也会增大主要是因为润滑油压不足，在零件之间没有产生足够的油膜造成的结果。

当柴油机转速一定时，零件的磨损率随负荷增大而增加，因为随着柴油机负荷增大，柴油机零件的机械负荷和热负荷均要增加。负荷增大，循环供油量也增大，过量空气系数α减小，单位容积内混合气燃烧放出的热量增加，引起缸内温度上升，造成冷却系和机油温度过高过热状态不良，也加剧各零件之间的磨损。

柴油机急加速时，由于曲轴转速和润滑油压变化的滞后，湿摩擦表面变薄，从而使湿润滑条件恶化，特别是瞬间由怠速调到高速时，这种变化更为强烈。随着曲轴角加速度增大，缸套磨损率逐渐增加，这时要比正常运转的柴油机磨损率增加25%～30%。135系列柴油机转速在1200 r/min范围内发动机单位行程的磨损率最低，而转速高于或低于此转速范围时磨损率都要增加。

由此可见，柴油机运转过程中，速度和负荷变化越大越快，柴油机磨损量也就越大，为了减少机器零件的磨损，柴油机负荷、转速改变要尽量均匀，缓慢加速或减速。

2 柴油机工作温度对零件磨损的影响

温度是柴油机工作的重要使用条件，它由外界环境、转速及负荷等因素决定。柴油机工作的最佳温度范围一般为80℃～90℃，但是煤田地质勘探工作环境差别较大，尽管柴油机有节温器自动调节温度，但是冷却液温度有时还是高于或低于这个温度范围。当其他条件一定是，柴油机冷却水温度在85℃时，缸套、活塞连杆组零件磨损最小。有资料表明，当冷却水温度从90℃增至100℃时发动机的缸套、活塞组零件磨损增加约为5%～10%，这主要是由于柴油机的温度越高，进气终了温度也越高，燃烧过程中产生的过氧化物也增加，易产生爆燃和早燃，使气缸、曲轴产生变形和裂纹。高温时润滑油容易氧化变质，有资料表明，在柴油机温度90℃时，冷却液每升高1℃，润滑油氧化、分解和聚合增加0.5%，因此柴油机温度越高，机油温度也越高，机油粘度下降，机油压力降低也就加速柴油机零件的磨损。低温时，也加剧柴油机的磨损，实验表明：在气温零下15℃起动时，润滑油需要两分钟到达主轴承，若机油滤清器由于胶状物粘度增加（500～1000倍），工作能力下降，则需要6分钟到达主轴承，在气温零下5℃时柴油机起动并走热发动机一次，气缸磨损程度相当于柴油机运行30 min；在气温零下18℃时柴油机起动并走热发动机一次，气缸磨损程度相当于柴油机运行120 min。这主要是由于低温使润滑油粘度增大，流动性变差，机油泵不能及时地将润滑油压入各润滑表面，使缸套和轴承等摩擦表面润滑条件恶化，柴油机低温时启动热状态下，工作电化学腐蚀对发动机的磨损也很大。

因此柴油机运转中必须控制冷却水的温度，尽量维持在80℃～90℃的最佳工作温度范围。低温起动前对冷却液和机油进行加热，使冷却液和油温达到30℃～40℃时，以保证启动条件良好，减少柴油机磨损。

3 柴油、机油和空气质量对零件磨损的影响

柴油品质的好坏对零件的磨损影响也很大，重馏分过多，造成燃烧不完全而形成颗粒，加剧缸套颗粒磨损，另外容易堵塞喷油器、破坏发动机工作；柴油中含硫越多燃烧时零件磨损越大，当柴油中含硫量由0.1%增到0.5%时，柴油机缸套和活塞连杆组磨损率曾加20%～25%。

机油粘度越大，流动越困难，特别是低温启动时，不容易到达摩擦表面，润滑条件变坏，加速发动机磨损。机油粘度低，使润滑系统油压过低，造成供油不足，不能形成可靠地油膜，容易出现边界磨擦或半干摩擦，同样会加剧柴油机的磨损。机油的油性好坏对磨损也有很大的影响，特别是要求严格配合间隙的柱塞偶件和喷油嘴偶件，提高机油的油性，可明显降低柴油机零件的磨损。提高机油的抗氧化性也能减少柴油机的磨损。

空气中的尘埃经常在1 mg/m3～1000 mg/m3的范围变化，但绝大多数在1 μm～100 μm之间，135型柴油机使用K2442和K2410型纸质滤气器能过滤到大于15 μm以上的空气中的杂质颗粒，过滤空气中尘埃颗粒越少越大对柴油机的磨损越大，因此要定期检查空气滤清器的密封情况、清洗或者更换空气滤芯，以减小颗粒磨损。在柴油机所用材料不变的条件下，提高柴油机的使用寿命主要有两种方法：一是改进柴油机灰尘防护系统，如空气、机油和燃油滤清器的密封情况以减少进入柴油机的微粒灰尘量；另一种方法经常维护和保养柴油机的三滤系统（即空气滤清器、柴油滤清器和机油滤清器），使其充分发挥作用，阻挡灰尘进入柴油机。

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