浅析柴油机气缸套磨损和拉缸原因及预防措施

李国良

摘要：气缸套磨损、拉缸是柴油机运行过程中常见的现象，为了减少柴油机运行故障，提高柴油机使用效益，降低用户的经济成本，文章对气缸套磨损和拉缸的常见原因进行了分析，并提出几点有效的预防措施。

Abstract： Cylinder liner wear and cylinder pulling are common phenomena in the operation of diesel engine. In order to reduce the operation failure of diesel engine， improve the use efficiency of diesel engine and reduce the economic cost of users， this paper analyzes the common causes of cylinder liner wear and cylinder pulling， and puts forward some effective preventive measures.

關键词：气缸套;磨损;拉缸;预防措施

Key words： cylinder liner;wear;cylinder pulling;preventive measures

中图分类号：U664.121                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）14-0145-02

0  引言

在现代社会中，柴油机作为一种动力装置，其应用十分广泛。气缸套作为柴油机核心零件之一，对柴油机的经济性、工作性能和使用寿命起着至关重要的影响。柴油机在运行时，活塞与气缸套形成的摩擦副在相对滑动的过程中，气缸套常常会发生磨损或者拉缸故障。笔者主要通过对气缸套的磨损和拉缸故障原因进行分析，并提出有效的预防措施，希望能够减少气缸套的磨损和拉缸事故，以降低经济成本，提高柴油机使用效益。

1  磨损

1.1 气缸套常见的磨损原因

1.1.1 磨粒磨损

磨粒磨损多产生于气缸套的内壁上，通常为外界的硬质颗粒进入气缸摩擦副中，由于工作过程中活塞的往复运动，使得气缸套内表面产生刮痕磨损。造成气缸套内壁磨损的磨粒常常来自于空气中的颗粒物、燃油、润滑油以及工作中产生的积炭。因为活塞在缸套中部运行速度最大，所以往往缸套中部形成的磨粒磨损也最严重。

1.1.2 腐蚀磨损

腐蚀磨损主要是柴油机在工作中，气缸套内壁表面材料与周围的介质发生化学反应，造成表面材料产生化学腐蚀剥落。腐蚀磨损的腐蚀介质主要来自于燃油，燃油和空气混合气体燃烧后产生水蒸气和酸性氧化物，它们可生成矿物酸。气缸套内表面在矿物酸与燃烧产生的有机酸共同作用下形成了腐蚀磨损。

1.1.3 构造原因产生的磨损

由于气缸套结构的原因，气缸套的上部靠近燃烧室处温度较高，润滑油会被空气冲刷并且被燃油稀释，使得气缸套上部的润滑条件变差。另外，活塞在往复运动中活塞环对气缸套上部的正压力较大，导致润滑油膜难以形成和保持，加剧了气缸套上部的机械磨损。

1.1.4 粘着磨损

气缸套和活塞环在高温、高压的环境下工作，且两者相对运动速度变化很大，易导致油膜破裂，引起活塞环与缸壁间润滑不良，发生局部干摩擦，导致摩擦热急剧增加温度迅速升高，形成金属间熔合粘着，在随后摩擦副相对运动中金属粘着处被撕裂。这种粘着-撕裂-粘着的反复交替过程便形成了气缸套内壁的粘着磨损。一般情况下，粘着磨损速度很快，严重时会发生“咬死”、拉缸等后果，粘着磨损是气缸套内壁非常危险的破坏形式。

1.1.5 积炭过多

如果柴油机在运行过程中，长时间低温运行，会导致燃烧不充分，产生较多的积炭，积炭颗粒会加速气缸套的磨损。

1.1.6 “三滤”损坏或缺乏保养

“三滤”（空气滤清器、燃油滤清器、机油滤清器）没有做到定期的检查和保养，不能保持良好的工作状态，导致空气中的尘埃微粒、燃油和机油中的杂质进入到气缸套中，加速了气缸套的磨损。

1.1.7 润滑不良

选用的润滑油牌号不符合要求，没有定期检查更换润滑油，导致润滑油变质或者太脏，影响润滑油的润滑使用效果，使活塞环和气缸套之间的润滑条件变差，加速了气缸套的磨损。

1.1.8 安装、维修不规范

安装、维修时没有严格按标准和技术规范执行，安装时气缸套的中心线与曲轴轴线不垂直，造成气缸套产生异常磨损。维修时连杆铜套孔偏斜，会使活塞向气缸套一边倾斜，引起气缸套异常磨损。新的或者大修后的柴油机未经必要的磨合运转便投入运行，亦会导致气缸套等零件的异常磨损。

1.2 减少气缸套磨损的措施

①避免柴油机长时间处于低温运行的状态，柴油机温度低，会引起燃油燃烧不充分，从而产生大量的积炭附着在气缸套内壁上，加速气缸套磨损。建议选用具有刮炭环结构的气缸套，刮炭环可以有效刮除活塞表面的积炭，使刮下的积炭随废气一道排出，可以有效降低气缸套的磨损。

②一般情况下，控制柴油机冷却水的温度在80-90℃为宜。温度太低时气缸套内壁易受到酸性气体的腐蚀破坏，温度太高时气缸套内壁上润滑油膜易蒸发稀释，导致润滑效果变差，气缸套易磨损。

③对柴油机进行定期检查和保养，保证“三滤”（空气滤清器、燃油滤清器、机油滤清器）保持良好的工作状态，过滤掉空气、燃油和机油中的颗粒杂质，减少气缸套的磨损。

④依据柴油机的性能和季节的变化选择合适的润滑油粘度值，购买和使用质量有保障的润滑油和燃油。杜绝为了节约成本而使用劣质的润滑油和燃油，劣质的润滑油和燃油会加速气缸摩擦副的磨损，影响柴油机使用寿命。

⑤新的柴油机要经过必要的磨合阶段，使柴油机达到最佳的状态再正式投入作业。后期的柴油机维修安装一定要严格按技术标准和规范执行，并严格检验，保证连杆、气缸套等零部件的安装精度，提高柴油机安装和维修质量，降低气缸套异常磨损的几率。

2  拉缸

2.1 气缸套拉缸的常见原因

气缸套拉缸主要表现为气缸套内表面出现拉毛、划痕或者沟槽状拉痕的现象，严重时发生“咬缸”事故，甚至造成拉断活塞或者连杆等重大事故。气缸套拉缸会引起柴油机动力下降、机油耗增大、异响等情况，拉缸现象发生的原因复杂多样，主要原因是气缸套内壁与活塞之间难以形成油膜润滑，因而造成润滑效果不良，出现干磨擦的情况，进而引起拉缸。如图1所示，为某气缸套内壁拉缸的照片。

造成气缸套拉缸的常见原因有：

①柴油机工作温度高：柴油机运行过程中，气缸内的瞬时温度很高，冷却系统需要及时将热量散发出去，以保持柴油机在最适宜的温度下工作，否则会导致柴油机温度过高，润滑油变稀释，压力下降，使得润滑条件变差，气缸摩擦副易出现干摩擦或半干摩擦的情况，导致形成粘着磨损，进而引起拉缸故障的出现。

②活塞与气缸套间隙过小：由于高温的作用，活塞环、活塞、气缸套均会受热膨胀，因为使用材料的不同，一般活塞热膨胀系数比气缸套和活塞环高。如果活塞与气缸套之间间隙过小，在高温受热膨胀时，会破坏润滑油膜造成拉缸现象，甚至有可能出现活塞环与缸套卡死导致活塞环折断而引发严重的拉缸故障。

③润滑不良：润滑系统出现故障导致润滑油供油不足或者供油中断，活塞与气缸套之间不具备形成油膜润滑的条件，活塞环与气缸套之间会出现干摩擦，造成拉缸现象。润滑油变质或者品质不良，导致润滑效果变差，加剧气缸套的磨损，严重时导致拉缸故障的发生。

④超负荷运行：柴油机长时间超负荷运作，将承受超过正常工作时的热力载荷，柴油机温度升高，引起机油粘度下降，气缸内的润滑油膜遭到破坏，润滑条件变差，加剧了气缸套的磨损，易引起柴油机拉缸事故的发生。

⑤油底壳进水或者燃油：由于气缸套的密封圈处密封不严，导致冷却水渗漏到油底壳中，或者燃油雾化不良，燃油沿着气缸套内壁渗入油底壳中，均会使机油变质，同時稀释了机油，影响润滑油膜的形成，润滑效果变差，最终导致气缸套拉缸等事故。

⑥活塞环质量问题：活塞环与气缸套内壁相对高速滑动，活塞环质量不好会直接损坏气缸套内壁。柴油机运行过程中，若活塞环断裂，断裂的活塞环会划伤气缸套内壁，加剧气缸套磨损，导致拉缸事故。另外，活塞环出现变形，活塞环无弹力等情况，同样也会引起拉缸现象。

2.2 预防拉缸的有效措施

①加强冷却系统的维护与管理，注意使用清洁的软水，保证节温阀具有良好的工作性能，定期清理冷却泵水垢，保持柴油机工作时冷却水的温度在正常范围内，避免柴油机出现高温现象。另外，也要注意水量的消耗，发现水位异常时，及时查找原因并排除隐患。②活塞、活塞环、气缸套之间间隙要合理，活塞、活塞环、气缸套进行尺寸公差分组，确保装配时具备合适的配合间隙。为了柴油机正常工作，活塞环与气缸套之间的配合间隙要符合规范要求。同样，活塞环与活塞之间也要保证活塞环的背隙和侧隙要符合要求，否则活塞环发生故障，将直接影响气缸套内壁，造成严重的拉缸等事故。③加强润滑系统的维护与管理，选购符合柴油机使用要求的润滑油，避免使用劣质润滑油。经常检查润滑油的工作压力、工作温度以及油量是否处于正常状态，注意及时添加与更换润滑油，清洁润滑油过滤器。具备良好的润滑系统，可以产生良好的润滑效果，是减少柴油机拉缸事故的重要因素。④保证维修与保养的质量，在维修与保养的过程中，要注意各个零部件的清洁工作，防止杂质进入柴油机系统。严格执行维修工作规范，保证维修和装配质量，如：确保活塞在气缸套中的对中性，防止活塞倾斜而引起拉缸。确保活塞销与座孔配合得体，防止配合过松，卡簧弹力不足，导致活塞销窜出而拉伤气缸套。

3  结束语

气缸套出现磨损和拉缸事故的原因是复杂多样的，我们应该以预防为主，正确使用柴油机，并注重对柴油机的维护和保养。柴油机在使用过程中，气缸套发生磨损是在所难免的，但我们可以通过一些有效的预防措施，减轻减缓正常的磨损，减少出现异常磨损和拉缸事故的概率。以期延长气缸套的使用寿命，提高柴油机的使用性能，降低用户的经济成本。

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