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引起柴油机烧瓦故障的原因是什么?

引起柴油机烧瓦故障的原因是什么?

王晓蕾

烧瓦是发动机最严重的机械故障,虽产生的原因各有不同,但根本结果是发动机曲轴与轴瓦之间的润滑油膜破裂,而导致轴瓦与轴颈产生干摩擦,因摩擦产生的高温使轴瓦合金层软化甚至熔解,并粘咬在轴颈上,即为烧瓦。了解柴油机轴瓦产生的原因并采取合理的防止措施,对提高柴油机的使用寿命,降低维修费用都具有重要意义。

1 故障外在表现

发动机负荷突然增加,排气管冒黑烟,转速急剧下降,最后自动熄灭,自动熄火后曲轴不能摇动。

2 故障原因

(1)轴瓦与曲轴轴颈配合间隙过小或过大。主轴瓦和连杆轴瓦装配时一定要符合技术要求,轴瓦啮合面积要达 85% 以上。配合间隙:主轴瓦一般为 0. 09 ~ 0. 16 mm,连杆瓦为 0. 08 ~ 0. 15 mm。各类机型由于瓦片合金材料和轴颈尺寸大小不同,要求的配合间隙略有不同。轴瓦间隙过小,运转中摩擦产生的热量大,润滑油不能充分地把热量带走,轴颈和瓦片受热后膨胀,间隙变得更小,瓦片受热软化或熔化而与轴颈粘结,导致烧瓦。瓦片间隙过大,则影响润滑油膜的形成,润滑油到达摩擦表面后很快流失,起不到润滑作用。瓦片间隙过大,工作中瓦片与轴颈发生冲击,使瓦片合金剥落,造成接触不均,最后导致烧瓦。

(2)曲轴主轴颈或连杆轴颈磨损成椭圆。主轴颈或连杆轴颈磨损成椭圆后,轴瓦与轴颈的配合间隙在椭圆的长轴方向为最小,在椭圆的短轴方向为最大。选配瓦片时,如果按长轴方向选配,则短轴方向间隙过大;如果按短轴方向选配,则长轴方向间隙过小。由于间隙不一致,瓦片与轴颈的啮合面积也得不到保证。瓦片配合间隙不一致,影响润滑油膜的形成,润滑油从间隙过大处流失。配合间隙过小的长轴方向,则因摩擦过大,且缺少润滑油,瓦片合金被挤压粘结,导致烧瓦。

(3)润滑不良导致的烧瓦。机油压力过低或过高都易发生烧瓦的故障,油压过低,机油无法到达轴与轴瓦配合的摩擦表面,使之得不到良好的润滑,严重时会导致轴瓦合金脱落发生烧瓦。如油压过高,会使轴颈与轴瓦之间难以保持良好的润滑油膜,发生烧瓦。机油中进入水或柴油,就会破坏机油的润滑性能,使机油变质,造成烧瓦。润滑油管路堵塞、滤清器严重堵塞、机油泵损坏等,使机油缺失,润滑冷却强度不够,造成发动机工作时轴瓦温度迅速升高,轴瓦和轴颈发生膨胀变形,间隙消失,金属直接接触而烧瓦。

(4)曲轴轴向间隙过大或过小。发动机总装时,要使曲轴保持一定的轴向间隙,使曲轴在工作中受热膨胀后有一定的伸缩余地。轴向间隙过小,曲轴受热后膨胀延伸量不足,因而转动不灵活,产生卡滞现象。曲轴在高速旋转中有卡滞或停顿后,就会产生与曲轴旋转方向相反的阻力矩,阻力矩作用于主轴瓦和连杆瓦,增加了反向摩擦力,导致烧连杆瓦或主轴瓦。曲轴轴向间隙过大,发动机工作时,连杆瓦和曲轴瓦除承受因曲轴旋转产生的径向扭力和冲击力外,还要承受曲轴轴向窜动时的轴向摩擦力。轴向窜动量大时,还会破坏曲轴各轴颈与瓦片间润滑油膜的形成。故轴向间隙过大,同样导致烧连杆瓦或主轴瓦。

(5)配件选用不当造成烧瓦。一维修点将 S195 型发动机更换 L195 型发动机主轴瓦后,试车期间即烧主轴瓦。S195 型发动机的主轴瓦为内油槽式,只有一个通向后机体油道的油孔。左主轴承的润滑是通过曲轴两个斜向油道来的机油完成,所以必须是内油槽式。其润滑路线是:机油泵、曲轴斜油道、左主轴承(飞轮端)、连杆轴承、右主轴承。故左主轴承如果不是内油槽式则保证不了连杆轴承和右主轴承的润滑。而 L195 型发动机的主轴承是外油槽式,共有两个油孔。一个对准主轴承座后油孔,与机体后油道相通;另一个对准主轴承座前油孔,通过“口”型油道去润滑右主轴承。两种型号的主轴承虽外形尺寸相同,但构造特点不同,误用或错用后,由于润滑油道不通,导致烧瓦抱轴。

3 故障后处理建议

(1)烧瓦后应仔细清除粘结在曲轴轴颈上的合金,粘结烧伤不严重时,允许用 0 号砂布把轴颈表面抛光,然后按规定配合间隙选配轴瓦。轴颈表面烧伤严重或产生裂纹时,则需磨曲轴。

(2)对于主轴颈或连杆轴颈磨损成椭圆的,要把曲轴送大修厂按修理尺寸修复,消除椭圆度和锥度。按规定要求调整曲轴轴向间隙。

(3)找出轴瓦润滑不良的原因,并排除。

2 预防轴瓦烧损的措施

(1)发动机修理后,在机体内表面及油孔、油道内会残存一些金属碎屑、油垢等。在装配前必须将这些金属碎屑、油垢清理干净,以免堵塞润滑油道影响轴瓦的润滑。

(2)修理时,轴瓦与轴颈的接触面积要求达到 75%,最后一道主轴瓦的接触面积力要求达到 90% 以上。安装轴瓦时要注意提高轴瓦与轴颈的接触面积,以保证轴与瓦有合理的配合间隙,保证轴瓦与轴颈间形成良好的润滑油膜。

(3)检查曲轴的弯曲度。当轴颈发生变形时,油压分布变化很大,在油膜很薄处,很容易发生金属间的直接接触而引起粘结磨损,严重时抱瓦。当曲轴弯曲度超过0. 2 mm时,必须校修,否则将破坏轴颈与轴瓦的正常配合,造成更严重的烧瓦事故。

引起柴油机烧瓦故障的原因是什么?

(4)注意润滑系统工作性能检查,保证机油压力在正常范围内,定期更换机油,保证机油质量。

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