柴油机汽缸套常见故障原因与预防措施

杨贵斌

摘 要：汽缸套磨损会造成柴油机作业时出现油耗增加、功率下降、排气冒黑烟等故障现象；缸套凸肩断裂会造成活塞、连杆、机体、水箱等零件失效。重点对这两种故障原因进行了分析，提出了预防措施。

关键词：柴油机；汽缸套；故障原因；预防措施

中图分类号：TK428文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.07.050

汽缸套是柴油机的主要易损件之一，上部内表面是燃烧室的组成部分。在工作过程中，其内壁除直接受高温高压燃气冲击外，还要承受活塞侧压力和高速往复运动的强烈摩擦；外壁与汽缸体内壁组成冷却水腔，受冷却水的冷却，在内外壁温差和爆发压力作用下，汽缸套受到很大的機械应力和热应力。其主要失效形式为：磨损、头部凸肩断裂、拉缸、穴蚀等。本文重点对柴油机汽缸套磨损和凸肩断裂故障进行分析。

1 汽缸套磨损

在拖拉机使用一段时间后，作业时会出现油耗增加、功率下降、排气冒黑烟等故障现象。引起此类现象的原因很多，其中一个重要的原因是汽缸的磨损量过大。汽缸套的磨损一般分为磨料磨损、熔着磨损和腐蚀磨损三类。小型柴油机汽缸套的主要磨损形式为磨料磨损。

1.1 磨损原因

理想状态下，在曲轴飞溅润滑及活塞环的作用下，汽缸套内表面会覆盖一层很薄的油膜，活塞、活塞环工作时不与缸套内表面直接接触。但在实际使用过程中，因操作、维护不当，常造成汽缸表面与活塞、活塞环局部接触，产生磨损。影响汽缸套磨损的主要原因有：

（1）使用不当。①新机或大修后的柴油机，磨合试运转过程中，不按规程进行，磨合不到位，会造成汽缸套磨损。②刚启动时就加负荷运转，汽缸表面的润滑油膜形成不好，会造成汽缸与活塞、活塞环的局部直接接触，产生磨损。③经常超速超负荷使用柴油机，会使柴油机工作温度过高，产生柴油机过热现象，造成润滑条件变差，必将加剧汽缸的磨损；超负荷还会使柴油机工作粗暴，排气管冒浓烟，产生大量积碳，形成磨粒，造成汽缸磨损。④柴油机长时间怠速空转，会造成燃烧不良，积碳严重，使汽缸上部产生严重的磨料磨损。

（2）保养不到位。①长期不保养空气滤清器、机油滤清器，造成进入柴油机中的空气和机油不清洁，摩擦副中存在较多的硬质磨粒，使柴油机汽缸产生磨料磨损。②对冷却系或润滑系故障没有及时发现或排除，造成发动机过热、润滑油变质而使汽缸磨损，或因发动机过热造成缸塞间隙过小，破坏了润滑油膜，使汽缸磨损。③发动机大修后，汽缸安装位置不当，使汽缸中心线和曲轴轴线不垂直，造成活塞与汽缸运动过程的偏摩擦，加剧汽缸的磨损。

（3）制造质量问题。①汽缸套材质和表面处理方法选择不合理，耐磨性较差；或汽缸套与活塞环硬度匹配不当。②汽缸套制造质量差。汽缸套内孔表面粗糙度、尺寸精度和形位公差达不到要求。装配不当或缸套、机体等零件刚度差，工作中产生较大变形。

1.2 减小汽缸套磨损的措施

（1）新车或大修后的发动机，必须严格按规范磨合试运转后才能投入作业；保持空滤器、机滤器的滤清效果，提高整机清洁度，使用清洁的润滑油并按期更换，避免硬质磨粒进入摩擦副；不要超载超速运行，保持柴油机良好的燃烧，减小燃烧积碳造成的磨损。

（2）合理选配缸套与活塞环。缸套与活塞环材质，硬化相种类、数量及显微硬度的合理匹配，可以使缸套和环摩擦副的磨损减小。因此，在考虑提高缸套耐磨性的同时，应注重缸套、活塞环的合理匹配，提高摩擦副的耐磨性能。

（3）保持柴油机良好的冷却和润滑。要经常清除冷却水腔中的结垢，保持机油滤清器畅通，按时添加冷却水和润滑油。良好的冷却和润滑条件是减小缸套磨损、延长使用寿命的重要方面。

（4）保证汽缸套的维修质量。应保证缸套内孔具有较高的表面粗糙度、尺寸精度，形状和位置公差应符合要求。缸套、机体等零件应有足够的刚度，以减小工作中的变形。

2 汽缸套凸肩断裂

湿式汽缸套的上部有一个凸肩，缸套依靠凸肩支承在机体中，压紧后防止冷却液外漏。使用中会出现汽缸套凸肩断裂故障，易造成活塞、连杆、机体等零件失效的恶性后果。所以说汽缸套凸肩断裂是一种恶性事故，要注意预防。

2.1 缸套头部凸肩断裂的主要原因

（1）因汽缸套安装不当，导致汽缸套支承肩断裂。①当机体止口平面不洁，存在杂物时，或机体支承肩承孔清理不彻底，汽缸套装不到底，或强行压紧，压装缸套未用专用工具，进行不合理敲击等。②汽缸盖螺栓（母）扭紧力矩过大或不均匀，导致缸盖压紧力达不到要求（过松或过紧）。③由于加工不合格，使汽缸套凸出机体平面的距离过大或凸出量周圈不均匀；或共用一只缸盖的多缸机，缸套凸出量差别过大；④汽缸盖垫片质量差，厚薄不均等，都会造成缸套头部凸肩断裂。

（2）结构设计不合理。根部加工过程中切削量过大，导致根部因受剪切力过大产生暗裂纹；清根不彻底，尺寸超差，余量过大，缸套装不到底。

（3）发动机冷却液或润滑油缺失。柴油机长期超速超负荷使用，使缸套承受的机械应力和热应力过大，或活塞发生熔顶而引起严重拉缸时，汽缸套与活塞之间互相粘结，活塞下行对汽缸套产生很大的拉力，引起汽缸套支承肩断裂。

2.2 预防凸肩断裂的措施

（1）汽缸套凸出机体平面的高度不应过高或过低，要达到图纸要求。维修中要文明拆装，按要求上紧汽缸盖螺栓（母）。

（2）安装前对机体止口平面度，机体内孔垂直度、椭圆度等相关尺寸进行测量，满足图纸要求；汽缸套支承肩退刀槽及清根后尺寸符合图纸要求。

（3）确保柴油机良好的冷却和润滑，避免长期超速超负荷使用，减小汽缸套实际工作时的机械应力和热应力。