柴油机热磨合试验方法研究及探讨
2022-05-27周建汪小强
周建 汪小强
周 建
毕业于南昌大学，本科学历，现就职于广西玉柴机器股份有限公司，任工艺工程部部长。主要研究方向为发动机工艺，已发表论文2篇，已获发明实用新型专利二项。
摘 要：介绍了柴油机新产品磨合工艺开发和成熟产品磨合工艺优化时磨合试验的方法及判断标准，探讨了柴油机磨合机理及其磨合规范选型的方法，为产品的质量提供保证。
关键词：柴油机;热磨合;规范
中图分类号：U464 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2022）03-0098-04
Research and Discussion on Thermal Running in Test Method of Diesel Engine
ZHOU Jian， WANG Xiao-qiang
（ Guang Xi YuChai Machinery Co.， Ltd， Yulin 537001， China ）
Abstract： This paper introduces the development of running in process of new diesel engine products and the methods and judgment standards of running in test when optimizing the running in process of mature products， and discusses the running in mechanism of diesel engine and the method of running in standard selection， so as to provide guarantee for the quality of products.
Key Words： Diesel Engine; Thermal Running In; Standard
1 引言
通過磨合试验，找到以最少的磨合耗费，建立起能承受使用载荷的摩擦副工作表面，以保证正常使用后的寿命。
2 研究范围
适用于新产品磨合工艺开发或成熟产品磨合工艺优化验证。
3 试验准备
3.1 装机准备
3.1.1 装机前，各运动副（曲轴主轴颈和连杆颈、主轴瓦、连杆瓦、连杆小头孔、活塞销、活塞销座孔、活塞环外圆周、上下侧面、齿轮齿面、惰齿轮轴衬套、凸轮轴轴颈、凸轮和滚轮、凸轮轴轴瓦、摇臂轴、衬套、气门杆）摩擦表面检测粗糙度Rz、轮廓度并记录。
3.1.2 装机前，机油滤清器检测原始阻力。
3.1.3 装机时，记录验证发动机运动副检测编号，进行试验的所有发动机的部件都应符合图样公差的规定，所有部件的紧固力矩和间隙也都要符合技术条件。
3.2 磨合规范准备及选型
磨合质量的优劣主要取决于是磨合时的转速、负荷、时间三者之间的合理组合，同时发动机的润滑油的等级也对磨合的质量产生一定的影响。 其中转速、负荷、时间对磨合质量影响最为突出，针对三者的关系可采用磨合强度来进行评判，磨合强度计算标准如下：
磨合强度=磨合时间占比×磨合转速占比×磨合负荷占比/9550;
磨合强度越大，运动副的摩擦表面的磨损量越多，磨合效果越显著;
针对柴油机的磨合规范未有明确的规范及标准可言，应根据柴油机产品的结构特点和技术参数（主要是额定转速、额定扭矩）来确定磨合时不同工况的转速、负荷以及磨合的时间配比。
为了验证最佳的磨合方案，一般根据发动机结构推荐如下两种典型的磨合规范，分别是同步递增模式和回环阶梯模式。同步递增模式，即磨合转速和负荷同时递增变化，缩短磨合时间，以达到快速磨合降低制造成本的目的;而回环阶梯模式，主要考虑是采用循环磨合使运动副摩擦表面磨合的效果达到最佳。
3.3 测试设备条件
1）台架检测设备完善，具备进/出水温度和压力、发动机水流量、机油温度（油底壳和主油道机油温度）、机油压力、排气温度、扭矩、转速、进气中冷前压力、进气中冷前温度、进气中冷后压力、进气中冷后温度、活塞漏气量（实时监控测量）等实时测量功能，具备油耗、烟度测量功能。具备出水温度、燃油温度、中冷后温、排气压力控制功能。
2）标定各温度、压力传感器，确保传感器测量准确及量程足够。
3）台架各（油、水路）系统正常。
4）设备选型及数据采集要求：
① 发动机须安装在相匹配的测功机上。其测功机要求为：
---额定功率与扭矩，超过发动机额定最大值的+20%;
---最大转速能力，超过发动机额定转速的+30%。
② 台架试验数据记录设备：
---设置的台架报警限值、停机限值和关闭报警在发动机运转时应处于工作状态;
---台架需具备黑匣子功能，对验证过程数据进行全过程采集，以便验证后进行分析。
3.4 试验前准备
3.4.1 试验前，添加全新机油（根据发动机排放等级选择机油牌号），严禁使用生产过程中循环机油;
3.4.2 发动机磨合前，需要检查供油提前角或正时，确保供油提前角或正时在合理范围内。
3.4.3 台架同轴度、动平衡（连接轴及连接盘部件）要求满足技术要求;
4 试验方法
4.1 磨合试验尽可能用同一个台架进行，排除台架差异因素影响。
4.2 按照要求编制所需验证的磨合规范进行验证。
4.3 验证时需严格观察并记录具备进/出水温度和压力、机油温度（油底壳和主油道机油温度）、机油压力、排气温度、活塞漏气量（实时监控测量）、扭矩、转速等参数变化情况，出现异常需停机检查。
4.4 磨合试验前后，检测并记录发动机整机倒拖摩擦功。
4.5 磨合完成后，测量发动机标定工况活塞漏气量。
4.6 每完成一步磨合进行机油取样，机油取样要求：机油取样应在停机后2min内完成，且取油位置应在油底壳液面中部（采用专用工装），不允许从油底壳底部取油;每次取油位置应相同。
4.7 发动机磨合完成后，进行拆检评审：
1）拆检数量：≥3台。
2）拆检部位：曲轴主轴颈和连杆颈、主轴瓦、连杆瓦、连杆小头孔、活塞销、活塞销座孔、活塞环外圆周、气缸孔、上下侧面、齿轮齿面、惰齿轮轴衬套、凸轮轴轴颈、凸轮和滚轮、凸轮轴轴瓦、摇臂轴、衬套、气门杆、气门导管孔。
3）检查项目：多点磨痕、间断磨痕、局部划痕、异常划痕、异常磨损、偏磨等，可通过对比拆检判定以上异常由磨合工藝引起还是零件质量问题引起。
4）检查人员：工艺总师、质量人员、工艺人员、设计人员。
4.8 拆检完成后，将装机前检测的对应运动副重新进行送检并记录。
4.9 将抽样的机油按照磨合步骤标识好送检各金属元素含量（铁、铜、铝、硅、铅等）。
4.10 试验后，机油滤清器进行复检阻力及机滤杂质颗粒度。
5 评价标准
5.1由于异常的清洁度拉伤，不同表面允许累计划痕≤3条，单道瓦划痕的总宽度（B）B≤0.4mm或极限深（H）H≤0.1mm，否则试验需要重做。
5.2 不同磨合规范进/出水温度和压力、机油温度（油底壳和主油道机油温度）、机油压力、排气温度、活塞漏气量（实时监控测量）、机油滤清器杂质颗粒度等数据对比;磨合前/后整机倒拖摩擦功和活塞漏气量对比、机油滤清器阻力对比。
5.3 根据不同磨合规范机油抽样各金属元素送检对比结果，绘制不同磨合工况下的机油含金属量变化曲线。
5.4 各运动副（曲轴主轴颈和连杆颈、主轴瓦、连杆瓦、连杆小头孔、活塞销、活塞销座孔、气缸孔、活塞环外圆周、上下侧面、齿轮齿面、惰齿轮轴衬套、凸轮轴轴颈、凸轮和滚轮、凸轮轴轴瓦、摇臂轴、衬套、气门杆）摩擦表面磨合规范验证前后轮廓度、粗糙度数据对比。
5.5 根据运动副（曲轴主轴颈和连杆颈、主轴瓦、连杆瓦、连杆小头孔、活塞销、活塞销座孔、气缸孔、活塞环外圆周、上下侧面、齿轮齿面、惰齿轮轴衬套、凸轮轴轴颈、凸轮和滚轮、凸轮轴轴瓦、摇臂轴、衬套、气门杆、气门导管孔）摩擦表面的磨损情况对摩擦副进行评分，具体如表2。
5.6 根据上述5.1-5.5点的评价要求，在磨合效果差异不大的情况下，优先选用磨合时间短，燃料消耗量小的磨合规范进行生产。
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