2.3活塞环与气缸套的摩擦磨损

1、2.3 2.3 活塞环与气缸套的摩擦磨损活塞环与气缸套的摩擦磨损一、活塞环与气缸套的摩擦形式一、活塞环与气缸套的摩擦形式二、活塞环与气缸套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损三、活塞环与气缸套的磨合三、活塞环与气缸套的磨合四、减少气缸套磨损的途径四、减少气缸套磨损的途径一、活塞环与气缸套的摩擦形式一、活塞环与气缸套的摩擦形式【1 1】 典型的滑动摩擦形式：缸套与活塞环“往复运动”。 在高温高压作用下，特别是在上、下止点位置附近运动速度低，工作表面间只能形成极薄的油膜，实现边界润滑；在行程中部形成液体润滑；其它部位则处于半液体润滑状态。 为了增加高温下保持油膜的能力，现代气缸滑油中添加抗氧化性的添加剂

2、。二、活塞环与气缸套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损 缸套磨损量在允许范围内（一般最大允许磨损量为0.4%0.8%缸套内径） 1.活塞环与气缸套的磨损种类（2）粘着磨损（1）磨粒磨损（3）腐蚀磨损种类磨粒磨损：在缸、活塞环和环槽进入硬杂质引起。第一道环最严重；缸套上部较严重，在缸套内表面沿活塞运动方向有平行直线状的拉伤痕迹来识别。粘着磨损是由于油膜破坏导致干摩擦引起。部位：缸壁第一道环上止点位置最严重；二冲程机排气口筋部和四周易发生。现象：局部金属熔融，有不均匀、不规则的沟纹。危害：油耗高、漏气，甚至发生“拉缸”或“咬缸”腐蚀磨损：燃油中的硫燃烧生成SO2和SO3 ，在有水蒸气存在时会生成酸而腐

3、蚀缸套。缸套上部最严重，会加剧磨粒磨损。柴油机在低速运转或冷车起动，尤其是润滑油不足时腐蚀强烈，由硫酸引起的腐蚀称为硫酸低温腐蚀或“低温”腐蚀。为了提高柴油机气缸油在高温下保持油膜的能力，在气缸油中加入了_。A极压添加剂 B油性添加剂C抗腐蚀剂 D抗氧化添加剂柴油机正常运转时气缸套-活塞环的摩擦表面间可能出现的摩擦类型有_。.边界摩擦，.液体摩擦，.干摩擦，.半干摩擦，.半液体摩擦A BC DD练习：练习：B二、活塞环与气缸套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损 2.活塞环与气缸套的正常磨损【2 2】 (1)活塞环正常磨损的特征：环厚度基本均匀，外表面光滑无毛刺，较清洁，无硬化层，其外形呈鼓形。环正

4、常磨损速度0.10.5mm/kh。 (2)缸套正常磨损的特点：最大磨损部位在活塞上止点第一道环附近，并沿缸壁向下磨损量逐渐减小，内孔呈喇叭状，左右舷磨损大于首尾向。缸套工作表面清洁光滑，无明显划痕、擦伤等磨损痕迹。二、活塞环与气缸套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损 2.活塞环与气缸套的正常磨损【2 2】 (3)气缸套正常磨损的参数： 圆度误差、圆柱度误差，内径增量（缸径最大增量）小于说明书或有关标准的规定值。缸套正常磨损率：镀铬在0.010.03mm/kh。铸铁0.1mm/kh； (4) 气缸套的正常磨损原因【3 3】 （1）处于边界润滑部位的局部金属直接接触引起的黏着磨损。或因过薄的油膜被工作

5、表面的尖锋刺破，或因高温、速度低等使油膜未能形成或遭破坏。 （2）进入气缸的新鲜空气中的灰尘，燃油或滑油燃烧生成的各种氧化物、炭粒和灰分，润滑油中的机械杂质及运动副的摩擦产物等均会引起磨粒磨损，且以气缸上部最为严重。 （3）燃油中硫分的燃烧产物对缸壁的硫酸腐蚀。由于活塞在上止点时第一道环对应缸壁处含酸量最大，为缸套下部的4倍，造成缸套上部严重的腐蚀磨损。气缸上部燃气温度与压力对硫酸露点的影响，使上部凝结较多的酸。二、活塞环与气缸套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损 （1）异常磨损的特征【4 4】 3.活塞环与气缸套的异常磨损 活塞环和缸套异常磨损率很高：一般铸铁0.1mm/kh；活塞环0.5mm/

6、kh。 缸套表面脏污、划痕、擦伤、撕裂等拉缸或咬缸现象，或缸壁表面发蓝，有明显烧灼。 磨损产物颗粒较大。一般正常磨损的磨屑1m；异常磨损的磨屑达2530m。 另外：吊缸时，通过测量计算磨损率、圆度、圆柱度来判断。二、活塞环与气缸套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损 3.活塞环与气缸套的异常磨损气缸套沿中心线方向的磨损规律图气缸套沿中心线方向的磨损规律图（a)为缸套正常磨损情况。其原因【3 3】有：边界润滑或油膜过薄发生粘着磨损；各种杂质（灰尘、炭粒、氧化物、机械杂质等）引起磨粒磨损；燃油中硫分燃烧产物引起硫酸腐蚀。（b)为缸套异常磨粒磨损情况。其原因是：缸套上部因新鲜空气携带大量灰尘进入气缸和燃烧

7、不良产生的大量积炭所致。（c)为缸套异常磨粒磨损情况。其原因是：滑油中的机械杂质过多，筒形活塞式柴油机缸套自下而上布油造成下部严重磨损。（d)为缸套异常磨粒磨损情况。其原因是：（b)与（c)并存。即空气灰尘、燃烧积炭和滑油中的机械杂质过多所致。（e)为缸套异常粘着磨损情况。其特点是：上止点第一道活塞环对应的缸壁磨损异常增大，甚至出现大面积的拉伤现象。（f)为缸套异常腐蚀磨损情况。其原因是：燃油含硫量高或柴油机经常冷车起动致使缸套上部产生严重的腐蚀磨损（正常的46倍）。（g)为缸套异常腐蚀磨损情况。其原因是：冷却水温过低，在缸套下部形成严重的低温腐蚀磨损。 （2）异常磨损的规律 二、活塞环与气缸

8、套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损 3.活塞环与气缸套的异常磨损 （3）异常磨损的原因 燃油和燃烧的质量【5 5】 燃油燃烧不良会使炭粒增加，积炭严重。 燃油质量对缸套磨损的影响主要取决于燃油中的含硫量，当含硫量高于0.71.0时,磨损量将急剧增加。 低质燃油中的灰分、机械杂质以及燃油裂化使用的含硅、铝的催化剂等以硅酸铝颗粒存在，会使缸套和活塞部件发生异常磨粒磨损。二、活塞环与气缸套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损 3.活塞环与气缸套的异常磨损 （3）异常磨损的原因 适当提高冷却水温，有利于防止酸腐。一般冷却水温度控制在8590 冷却水温的管理【6 6】 H2SO4露点出口冷却水温过低壁温低于 低

9、温腐蚀缸壁冷却不良粘度下降，油膜破坏油氧化严重，炭垢增加出口冷却水温过高粘着磨损导致二、活塞环与气缸套的磨损二、活塞环与气缸套的磨损 3.活塞环与气缸套的异常磨损 （3）异常磨损的原因 润滑油腔滑的管理【7 7】 对润滑油的管理、使用不当、碱值不当、油压不足、滑油变质不及时更换、气缸注油率不合适、滑油中混入机械杂质，都会引起活塞环和缸套的异常磨损。 在恶劣工况下选优质矿物油再加入各种效能的添加剂。 使用劣质高硫燃油时，气缸油的碱值应与其匹配，以降低酸腐。根据使用经验： 使用高硫分（含硫大于2.5)的燃油,气缸油的TBN(总碱值)应为6570。 燃油中硫的含量小于2.5,气缸油的TBN(总碱值)

10、约为40。由于进入气缸的新气携有大量尘埃或燃烧不良，引起气缸上部严重的_磨损。A黏着 B腐蚀C磨粒 D二次磨粒二冲程直流扫气柴油机的气缸套发生黏着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损最大的部位在_。A上止点附近 B下止点附近C行程中点 D全部行程C练习：练习：A燃油中含有较高的_是引起气缸套产生磨粒磨损的重要原因。A钒钠含量 B铝硅含量C硫含量 D灰分含量 由于燃油的成分或柴油机经常冷车起动引起气缸套上部和中部异常的磨损现象是由严重的_磨损造成的。A黏着 B磨粒C腐蚀 D腐蚀和二次磨粒B练习：练习：D柴油机气缸套异常磨损是_不良的结果。A冷却B润滑C轮机管理D燃烧柴油机运转中_将对其缸套和活塞环的过度磨损

11、产生影响。A冷却水压力稍低 B冷却水高温C气缸冷却腔结垢 D冷却水处理不良C练习：练习：B三、活塞环与气缸套的磨合三、活塞环与气缸套的磨合 新机或更换新缸套在投入正常运转前应进行磨合，这一过程绝对不可省略。环与套未经磨合或磨合不良就投入正常运行，必然会产生严重的粘着磨损。新柴油机在厂台架试验须进行磨合运转，装船后开航前还需进行严格的磨合运转。 【8 8】 1.环套磨合良好的标志缸壁润湿、光亮、清洁，油污不严重且易清除。工作表面无明显磨损、划痕等。环在槽中活动自如，表面有一圈发亮的磨合带。磨合良好的特征三、活塞环与气缸套的磨合三、活塞环与气缸套的磨合 2.影响环套磨合质量的因素【9 9】（1）润

12、滑 磨合期所使用的滑油品质和数量有严格的要求，用纯矿物油或低碱性气缸油，以便获得一定的腐蚀磨损，加快磨合过程的进行。在任何条件下不能用高碱值气缸油，碱值越高拉缸发生率越大。 在磨合的不同阶段，适时换用不同碱值的气缸油可获得良好的磨合效果。在磨合过程中增加气缸供油量。磨合完成后，及时换用碱值正常的气缸油。三、活塞环与气缸套的磨合三、活塞环与气缸套的磨合 2.影响环套磨合质量的因素【9 9】（2）摩擦表面形貌 通常环和套均采用耐磨的铸铁材料。为了提高环和套磨合和抗拉缸性能，采用表面改性处理和使缸套表面具有适于磨合的初始粗糙度是很有效的工艺措施。环外圆表面磨合性能磷化镀铜氧化采用抗拉缸性能改善环镀锡

13、环外表面喷钼耐磨性有效防止拉缸提高对活塞环工艺措施：工艺措施：对气缸套内圆表面磷化处理磨合效果抗拉缸性能松孔镀铬减少拉缸最隹初始粗糙度的特殊形貌加速磨合采用珩磨加工波纹切削或提高三、活塞环与气缸套的磨合三、活塞环与气缸套的磨合 2.影响环套磨合质量的因素【9 9】（3）磨合程序 科学合理的磨合程序的制订原则转速时间负荷制订原则由低到高由小到大合理分配四、减少气缸套磨损的途径四、减少气缸套磨损的途径【1010】1.制造安装工艺高磷铸铁磷铬铸铁含硼铸铁激光表面淬火高频淬火松孔镀铬内外表面的离子渗氮缸套材料（合金铸铁）强化处理缸套强化处理应与环外圆表面相匹配 保证活塞组件和气缸套的装质量和它们之间的正常配合间隙时不可忽视的。2.日常管理使用（2）加强良好的润滑（1）加强燃油和燃烧的管理（3）注意气缸冷却水温度 加强燃油品质的选择和净化处理可有效地减少腐蚀磨损和磨粒磨损。使用劣质燃油时（粘度高、杂质和硫分大等）应采取相应措施。保证燃油完全燃烧，减少由于燃烧不良引起的缸套磨损。 对气缸润滑油品质的选择、净化处理及供油设备的维护等应按规定认真执行，注意注油定时、注油率的选择。 冷却水温度过低和过高都是不利的。注意水温的变化并使之保持在要求的温度范围内，同时加强对冷却水的管理，定期进行水处理。柴油机燃用重油时，磨合运转应选用_的气缸油，以加速磨损。A低碱值 B中度碱值C高