某型船用柴油机气缸套异常磨损原因分析

赵东升， 王立华， 马 江

（海军驻兴平地区军事代表室，陕西 兴平 713105）

引言

气缸套是船用柴油机的重要零部件之一，因其内壁工作条件十分恶劣，很容易发生磨损，磨损后会造成以下危害：

1）柴油机曲轴箱漏气量增加，污染滑油，换油周期缩短；

2）压缩压力降低，启动困难，功率下降，燃油消耗增加；

3）滑油消耗增加，积碳严重；

4）柴油机异常振动加剧，噪声增大；

5）严重的磨损故障还可能带来一系列的可靠性问题，如造成连杆、活塞、缸套的断裂［1］。

根据柴油机装配试车资料和柴油机在使用保养的实际经验，气缸套异常磨损可分为四种形式：疲劳磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、粘着磨损［2］，这几种磨损形式或单独出现或同时出现。两种以上的磨损形式就称为复合磨损，复合磨损的速度和对柴油机的伤害远远大于单一形式的磨损。

柴油机发生气缸异常磨损的原因按使用状况可分为使用保养、制造安装两方面，本文主要从制造安装方面进行探讨。

1 故障概况

某型柴油机在试验台架进行试车时，各项试验参数均运转正常。试验结束后，进行拆解检查，发现B4缸气缸套异常磨损（如图1所示），情况如下：

1）气缸套在自由端方向12.5h～5h方向异常磨损（如图2所示），磨损位置距离气缸套顶端25mm，深度方向长为265mm。

图1 气缸套异常磨损图

图2 气缸套异常磨损位置

2）活塞在3h方向活塞顶第一道环槽上边出现3mm宽的磨损痕迹（如图3所示）。

2 故障原因排查

2.1 故障可能原因

图3 活塞环异常磨损痕迹

从故障现象看，柴油机滑油、冷却水温度及压力均正常，活塞缸套润滑、冷却良好。经过分析认为B4缸异常磨损的可能原因为：

1）活塞顶裙同轴度超差［3］；

2）气缸套内孔尺寸不合格；

3）活塞裙与连杆小端干涉。

2.2 拆检情况分析

针对可能原因，对相关零部件进行了拆检，拆检结果如下：

1）复查B4缸活塞装配顶裙同轴度符合工艺技术要求（≤0.05）；

2）按图4位置检测B4缸缸套内孔尺寸，技术文件要求为Ф230＋0.046－0.01mm，检查结果均符合技术文件要求；

图4 气缸套内孔测量位置（mm）

3）检测B4缸配套的连杆，相关尺寸均符合技术要求；

4）检查B4缸活塞裙开档情况，发现活塞裙开档处有擦伤痕迹；于是在活塞裙开档处涂红丹进行复查，然后正常安装活塞连杆组件，结果发现B4缸活塞裙内部螺栓撘子外缘与连杆小端干涉。

3 故障原因分析

图5 活塞裙磨损图片

异常磨损的原因是活塞裙内部开档处毛坯肥大，活塞上行时，由于连杆小端与活塞裙干涉，连杆使活塞倾斜，最终导致活塞与气缸套刚性接触，活塞及气缸套擦伤。从拆检情况看，毛坯肥大区域为活塞裙部螺栓搭子处，如图6所示。

图6 活塞裙毛坯肥大部位（mm）

经过对活塞裙进行综合分析，认为造成毛坯肥大的原因有以下两点：

1）活塞裙模具磨损。活塞裙为锻铝零件，锻造过程中，模具会出现磨损，磨损量累计后尺寸会逐渐变小，导致锻造活塞裙开档尺寸偏小，毛坯肥大；

2）开档检验工装失效。前期设计过活塞裙开档尺寸专用检验工装，但这套工装因使用时间过长误差变大，从而导致检查结果虚假。

4 结论

船舶柴油机气缸套异常磨损，虽然是柴油机装配试车和使用保养中的常见故障，但如果把握下列环节，就可以预防或减少船舶柴油机气缸套异常磨损故障的发生：

1）选用合格的零部件。装配时应特别注意清洁度，正确安装活塞连杆、活塞环、气缸套；严格检测配合尺寸，必须符合设计和工艺技术要求；

2）加强现场模具、工装的管理。定期检查锻

根据拆检情况，综合分析认为，柴油机B4缸造模具和工装，对磨损严重的磨具和工装及时修理或报废；

3）认真执行柴油机技术说明书中规定的技术要求，选用合格的润滑油，严格控制活塞裙开档尺寸；

4）重新设计工装。按照连杆小端形状重新设计检验工装，全面检查活塞裙毛坯开档情况。

［1］ 林海等.中高速大功率柴油机气缸套异常磨损及拉缸故障分析［J］.柴油机，2010，32（3）：45-46.

［2］ 王国庆.某轮主机缸套异常磨损原因分析［J］.天津航海，2007（3）：24-25.

［3］ 刘建安.浅谈船舶柴油机缸套磨损故障性能分析与处理［J］.价值工程，2014（10）：11-13.