活塞式发动机汽缸头裂纹原因及对策

2015-08-19汪先运中国人民解放军95937部队辽宁阜新123000

山东工业技术 2015年16期

汪先运，宋龙，刘坤（中国人民解放军95937部队，辽宁阜新 123000）

活塞式发动机汽缸头裂纹原因及对策

汪先运，宋龙，刘坤
（中国人民解放军95937部队，辽宁阜新 123000）

随着国民经济的发展，我国的科学技术获得了大幅度的提升，带动了我国制造业的高速发展，一些新技术和新方法不断的在变革。活塞式发动机在我国各个领域机械设备上应用的都比较广泛，达到飞机、航船，小到一些小型的航模都使用着活塞发动机。虽然活塞式发动机一直被很广泛的应用但是总还是存在着一些问题难以解决，制约着我国科学技术的发展。比如说活塞式发动机气缸头会在使用的过程中产生裂纹。

活塞式；发动机；汽缸头；裂纹；原因；对策

0 前言

活塞式发动机指的是借住气体膨胀产生的空气压力，推动活塞杆上下运动，从而带动曲柄的运转，从而把机械能转化为动能的一种发动机产品。这种发动机由于设计简单，而且应用起来比较方便、维修也不是很复杂，所以在世界各国的机器装备中都离不开，应用范围较其他的发动机要广泛的许多。然而一个东西总有两方面，活塞式发动机汽缸头在使用的过程中经常会出现一些裂纹，这些裂纹严重的损害了其使用寿命和使用性能，更严重的可能会引发事故，尤其是在航天航空、航运船只中。因此，解决活塞式发动机汽缸头裂纹已经成为首要的问题。在本文中笔者就这一问题进行探讨。

1 产生活塞式发动机汽缸头裂纹的主要原因分析

1.1 外部因素——操作人员操作存在不当

虽然自从改革开放以来我国的机械制造行业获得了大幅度的提升，机械行业的技术水平和人员的水平都已经成功地迈上了一个崭新的台阶。但是，就目前来说我国很多技术人员在水平上还不是很完善，对于一些基本的技术手段还没有能够很好的掌握。在使用过程中如果操作人员油门杆同变距的手柄存在两者上的操作不配合现象，就会导致活塞式发动机气缸产生大的空气压力、转速小的工作环境，这样燃气压力比较高、温度也比较高，从而出现爆震的现象，导致汽缸头出现裂纹。

1.2 外部因素——检修人员操作存在不当

目前，我国针对检修这一环节还缺乏专业的、高水平的技术人员。有一些检修人员在检修的过程中没有严格的按照说明书进行，而是很随意的进行操作，一出现问题不进行分析首先就打开发动机的外包装部分，拆卸电阻或者排除问题。这一问题尤其在冬天比较容易产生，活塞式发动机气缸在工作的过程中温度非常高，突然打开外包皮，容易导致温差过大，温度压力较大，内外受力迅速发生变化从而产生裂纹。

1.3 内部因素——活塞式发动机本身存在出现裂纹的风险

在平时笔者观察了我国的两种主要的发动机，研究了这些活塞式发动机的工作原理，笔者发现这些系列的发动机大都是使用宽度较大的气缸（指的是气缸的内壁直径要比活塞的整个行程要大），这样的话火焰传播的距离也会变得更长，火焰在燃烧的过程中和活塞式发动机内部的氧气反应生成一定的氧化物，可能会产生一些微小的爆炸现象[1]。气体燃烧时气缸内的温度和压力都会迅速的上升，高温高压同时作用于气缸内各种机械原件会对各种机械原件造成较大的冲击载荷，从而迫使汽缸头出现裂纹。

2 活塞式发动机汽缸头裂纹潜在性的风险

2.1 可能会引发一系列的事故

活塞式发动机在我国使用的非常广泛，从民用到军用、从飞行行业到陆地领域都离不开活塞式发动机的动力支持。国际社会上也经常会报道一些飞机的失事、轮船的倾覆都是由于活塞式发动机气缸头出现了裂纹。严重的引发了一些事故的发生，尤其是在跨国交流越来越广泛、交通越来越发达的现代社会，这些事故更是容易发生，如果不高度关注裂纹问题，就会引发一系列的危险事故，给人民和国家带来危害。

2.2 导致其他部件损坏，浪费资源

活塞式发动机气缸并不是单独进行工作的，在工作的过程中所有的机械设备构成了一个有机的整体，共同进行作用，从而才能够保障一个机械设备的正常运行。因此，每一个小零部件之间都具有密切而又广泛的联系，正所谓牵一发而动全身。如果在实际运行的过程中活塞式发动机汽缸头出现了裂纹，将会首先引起气缸内其他的部件出现损害，比如活塞杆等，从而产生剧烈的振动。在机械设备运行的过程中最惧怕的就是振动，进一步的振动会导致其他的部件也出现相应的损坏，造成了资源的浪费。

3 解决活塞式发动机汽缸头裂纹问题的相关对策

3.1 加强对操作人员的技术培训

任何一种小的失误都可能会给活塞式发动机气缸造成一定的本质性影响。所以在操作的过程前，首先应该对操作人员进行系统的培训。应该要求厂家及时对操作人员进行专门的培训，检查操作人员在模拟操作中出现的问题，及时的纠正这些问题，不把问题留到真正的运行过程总。

3.2 检修人员在检修过程中要严格的遵循手册

在使用过程中难免要进行正常的检修，检修工作相比于其他工作来说要复杂许多，面临着不同的环境活塞式发动机气缸会出现不同的情况，检修人员需要具备大量的经验才能够进行正常的检修工作。检修人员的工作环境处于多变的状态，检修人员的工作态度非常重要。一般发动机厂家都会提供相应的维修手册或者维修人员。因此，在实际过程中应该严格的遵循手册进行检修，切勿随意操作。

3.3 努力研发新型的、不易产生裂纹的材料

这几十年来我国的材料科学也得到了很大的发展，一些新型的材料被广泛的应用于社会各个领域中。在平时的生活过程中活塞式发动机操作和检修人员应该密切关注这些新型的材料，用于创新，把这些新材料用于活塞式发动机气缸中[2]。当然，这涉及到很多的技术创新，需要国家有关部门的支持。