工程机械发动机主要零件的耗损分析.doc

工程机械发动机主要零件的耗损分析

随着国家扩展内需，加大基础设施建设的经济政策的逐步实施，公路大建设大发展已成为交通行业的主旋律。公路建设离不开工程机械的配合，纵观我省公路施工系统的工程状况，多是一些陈旧设备，发动机故障率相对较高。为了在机械出现故障检修时能迅速排除，恢复其使用性，发挥其应有的机械效率。这就要求从事修理工和技术人员熟悉和掌握发动机结构和主要零部件的耗损规律，以便在设备发生故障时，以最短的时间、最快的速度查找到故障原因，使之迅速排除。下面就本人在施行中的浅学与同行商榷。
1缸体与缸盖的耗损
发动机气缸与气缸盖的耗损主要是变形、破裂、螺纹损坏等，经过大量实测数据的分析处理知道，发动机的气缸均存在着不同程度的变形，而且其变形具有一定的规律。产生变形的主要原因是由于铸造成形未经充分有效处理消除其残余应力，及工作温度高、材料的屈服极限下降。其缸盖变形极为普遍，这主要是由于高温高压气体的作用、气缸盖螺栓拧紧程序及拧紧力矩不符合规定，以及热车拆卸缸盖拆后放置不当所致。
施行证实，气缸体的变形主要表现为上下平面的平面度误差、曲轴主轴座孔的孔轴度误差、以及气缸轴线与曲轴主轴承座孔轴线的垂直度误差，且无论新旧气缸体，上平面的变形都呈有一定的规律性，即无论气缸体的纵向还是横向上，都是两头(侧)高中间低。气缸盖的变形也往往是下平面两头(侧)高中间低。
气缸体气缸盖变形过大将对发动机的工作产生不良影响。例如，气缸体及气缸盖结合平面不平，可能在发动机工作中造成气缸垫密封失效，引起漏气、漏水，严重时发动机将无法正常运转;气缸体下平面不平，将导致油底壳漏油。曲轴轴孔的同轴度误差过大，不仅将造成轴瓦偏磨和轴颈加剧磨损，且将加速曲轴疲惫;气缸轴线与曲轴主轴承座孔轴线不垂直将加剧气缸磨损，并降低机械效率。气缸体后端面对曲轴轴承孔轴线的垂直度误差过大，将影响到飞轮壳及变速器相关于发动机气缸体的正确装配关系，可引起离合器和变速器工作状况恶化，磨损加重，传动时发出异响。
2曲柄连杆机构的耗损分析
曲柄连杆机构包括:活塞连杆组和曲轴飞轮组，由活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴、轴瓦、飞轮等主要零件组成。
对发动机的活塞来说，最常见的耗损为磨损，而最大磨损发生在活塞环槽处。但有些时候，当发动机发生爆震或工作条件极端严酷(如热负荷过重、润滑油油品不好或数量严重不够、修理质量特差)的状况下，活塞也可能出现顶部裂痕甚至穿洞，活塞环槽边溃断，滑磨表面粘着磨损，甚至部分熔化金属将活塞环粘着卡死在活塞槽中，使其失去密封与传热两大作用，导致拉缸故障。活塞环在长期使用中所表现出的损耗形式:主要是弹力下降和表面磨损。活塞环弹力下降的原因除磨损疲惫外，温度也往往是主要因素。活塞环的表面磨损，加上气缸及活塞环槽的磨损。使活塞环的开口间隙、边隙和背隙增大，活塞环在自身弹力作用下压靠在气缸壁上的作用减弱，从而无法保证优良的密封性要求。
对目前广泛采纳全浮式活塞销来说，由于销子在发动机工作过程中既可以在连杆小头衬套内转动、又可以在销座内转动，因此就销子自身的磨损而言，同向是比较均匀的。但对活塞销座孔和连杆小头衬套来说，由于受力的缘故，磨损主要发生在上下方向上，而销座孔和连杆衬套孔磨损后浮现椭圆形。
连杆的受力条件极为复杂，除其连杆销衬套及连杆瓦产生磨损外，连杆的杆身也可能出现弯扭变形、疲惫裂痕甚至断裂。连杆瓦的紧固螺栓也可能出现拉长，螺纹损伤或断裂等。
曲轴的常见耗损是连杆轴颈的磨损和主轴颈的磨损、曲轴自身的弯曲或扭曲变形等，由于各轴颈磨损方位及磨损程度的不同，或曲轴弯曲和扭曲的影响，还将会造成各道主轴颈及相关连杆轴颈的同轴度误差加大。有时在轴颈过度圆角或油孔边缘处可能产生疲惫裂痕，甚至断裂。曲轴轴瓦常见的耗损是疲惫脱落以及长期使用后镶嵌磨料杂质等，某些状况下，如润滑油供应切断，曲轴有可能与轴瓦产生粘着磨损，或熔为一体。
飞轮经长期使用后可能出现飞轮齿圈端面打毛，齿圈轮齿被打坏，齿圈松动，飞轮与离合器磨擦衬片的结合面磨损、烧伤、出现沟槽等耗损。
3配气机构的耗损分析
配气机构的组成有凸轮轴、挺杆、进、排气门等。凸轮轴最常见的耗损是凸轮和轴颈的磨损，以及轴的弯曲变形。凸轮轴磨损变形后会影响发动机的配气相位和气门的通过能力，进而影响发动机的动力性和经济性。凸轮与气门挺杆球面这一对磨擦副间，由于运动形式为滚动加滑动，因而往往出现典型的表面疲惫磨损。由于二者为线接触，接触应力较高，润滑油膜往往被破坏，致使凸轮工作表面，尤其是在凸轮顶30左右的范围内磨损严重，相比较而言，凸轮轴轴颈的工作载荷较小，与轴瓦之间形成液体润滑油膜的条件优良，磨损程度不仅一般要小于凸轮工作表面，且往往小于曲轴曲颈。因而一般状况下两次大修发动机才需光磨修复凸轮轴一次。凸轮轴的变形尤其是弯曲变形，则是因气门卡死等故障所产生的额外载荷及拆卸后放置不当等原因所致。
气门挺杆球面是主要磨损部位，该球面磨平后工作时将失去旋转力矩，而增加径向冲击力，因此有时会产生挺杆撞击响声。另外，由挺杆的受力状况可知，其圆柱表面将产生腰鼓形磨损，当其与导管孔的配合间隙增大后，会使挺杆响声增大。
进、排气门的耗损，主要有气门密封面受冲击应力作用而疲惫脱层、起槽，受燃气高温作用而氧化或烧伤。另外，气门挺杆与气门导管之间的配合间隙在磨损增大时，会使气门开闭时出现晃动，气门落座时与座圈不同轴，关闭不严，进气门的该间隙增大后还会因润滑油下吸受热结胶和积炭而使气门运动不畅，以及漏气过多而使发动机怠速运转不稳定。排气门的该间隙过大时，会因传热不良而导致气门过热而烧蚀。气门弹簧在长期使用后会出现弹力下降，有时也可能发生弹簧断裂问题。
总之，故障出现状况产生的原因不尽相同，从上述磨损规律入手查找故障，结合结构及工作原理，才能做到有的放矢，准确诊断，从而最终排除故障。