新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)磨合試驗(yàn)的目的、區(qū)別及正確方法

 

導(dǎo)讀：柴油機(jī)的裝配就是把新零件、修理合格的零件、組合件及輔助總成，按工藝和技術(shù)條件裝配成完整的柴油發(fā)電機(jī)組，并對其調(diào)試和磨合。磨合質(zhì)量對發(fā)動機(jī)的修理質(zhì)量和性能有著重大影響，對大修柴油發(fā)電機(jī)的使用壽命的影響也非常大。磨合問題目前在國內(nèi)來說仍然是一個(gè)空白點(diǎn)，不僅沒有磨合過程的通用理論，甚至對表面初始粗糙度應(yīng)當(dāng)是什么樣的，如何確定柴油機(jī)磨合運(yùn)轉(zhuǎn)的持續(xù)時(shí)間，磨合運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)從多大負(fù)荷開始以及在磨合運(yùn)轉(zhuǎn)期間應(yīng)以何種方式調(diào)節(jié)負(fù)荷等等都沒有統(tǒng)一規(guī)定。因此，康明斯發(fā)電機(jī)廠家將在本文中講述了柴油發(fā)電機(jī)的磨合試驗(yàn)?zāi)康?、好處及質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

 

一、磨合試驗(yàn)的分類

 

      柴油發(fā)電機(jī)組可以通過磨合，以消除零件機(jī)械加工時(shí)所形成的粗糙表面，降低磨損零件表面單位壓力，使相配合的零件表面能更好地接觸；同時(shí)，由于零件表面的局部磨損，也消除了零件在機(jī)械加工時(shí)所產(chǎn)生的幾何偏差。柴油發(fā)電機(jī)的磨合分為冷磨合和熱磨合兩種。

1、冷磨合

      所謂冷磨合，是指柴油發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)臺上由電動機(jī)或其他動力來帶動曲軸進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到對曲軸連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和其他動配合零件進(jìn)行磨合的目的。進(jìn)行冷磨合注意事項(xiàng)如下：

（1）水溫最好控制在95°攝氏度左右，若水溫達(dá)到105℃時(shí)應(yīng)及時(shí)使用風(fēng)扇冷卻。

（2）注意檢查機(jī)油壓力是否正常，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即停機(jī)檢查并加以排除。

（3）觀查各機(jī)件工作情況是否正常，若有漏水、漏油或磨擦副表面附近過熱，各部有異常響聲等異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找原因，并加以排除。

（4）冷磨合結(jié)束后，應(yīng)將機(jī)油放出，分解柴油機(jī)各部件。檢查活塞活塞環(huán)與汽缸內(nèi)壁、曲軸主軸承、連桿軸承與曲軸軸頸等運(yùn)動件的磨合情況然，后排除發(fā)現(xiàn)的故障，并將拆檢的機(jī)件清洗干凈，按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)裝合拆檢的柴油機(jī)，再加入柴油機(jī)冬季用油，準(zhǔn)備進(jìn)行熱磨合。

2、熱磨合

      所謂熱磨合，是指將柴油發(fā)電機(jī)安裝完畢，并且經(jīng)過詳細(xì)檢查后，將柴油機(jī)啟動起來，通過無負(fù)荷與有負(fù)荷試驗(yàn)，進(jìn)一步檢查與調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)，使其具有良好的動力性和經(jīng)濟(jì)性。

（1）無負(fù)荷熱磨合

      無負(fù)荷熱磨合目的除進(jìn)一步磨合外，還對柴油機(jī)的油、電路、潤滑系和冷卻系進(jìn)行必要的檢查和調(diào)整，并及時(shí)排除故障。

      無負(fù)荷熱磨合規(guī)范：按規(guī)定程序啟動柴油機(jī)，在空載情況下，以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)1h。柴油機(jī)正常工作的水溫、機(jī)油壓力和機(jī)油溫度。

（2）有負(fù)荷熱磨合

      無負(fù)荷熱磨合之后，還須進(jìn)行有負(fù)荷磨合，即用試驗(yàn)臺的加載裝置對柴油機(jī)逐漸加載增速進(jìn)行磨合。有負(fù)荷熱磨合可分為一般磨合和完全磨合兩種。一般磨合時(shí)間較短（>3h）,只能進(jìn)行個(gè)別的測試（如最大功率點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)和最低燃油消耗率點(diǎn)）；完全磨合即進(jìn)行整個(gè)外特性曲線的測試。對大修的柴油機(jī)，進(jìn)行一般磨合即可。

 

圖1  柴油發(fā)動機(jī)冷磨合試驗(yàn)臺

圖2  康明斯發(fā)動機(jī)性能測試中心

 

二、磨合的好處

 

      柴油發(fā)電機(jī)裝配完畢，還需要進(jìn)行必要的磨合及磨合后的維護(hù)、檢驗(yàn)，合格后才能進(jìn)行正常工作。柴油發(fā)電機(jī)磨合的目的如下∶

 1、形成適應(yīng)工作條件的配合性質(zhì)

（1）擴(kuò)大配合表面的實(shí)際接觸面積。

      由于新零件表面微觀粗糙和各種誤差，裝配后配合副的實(shí)際接觸面僅為設(shè)計(jì)面積的1/100～1/1000,微觀接觸面積在高應(yīng)力高磨擦熱作用下就容易產(chǎn)生塑性變形和粘著磨損，引起咬粘等破壞性故障。因此，在特定的磨合規(guī)范下運(yùn)動，粗糙表面的微觀凸點(diǎn)鑲嵌其上并產(chǎn)生微觀機(jī)械切削現(xiàn)象，使實(shí)際接觸面積不斷擴(kuò)大，在短期內(nèi)形成適應(yīng)正常工作條件的配合表面。

（2）形成適應(yīng)工作條件的表面粗糙度

      零件加工的表面粗糙度與工作條件的要求差距甚大。在磨合中才能形成適應(yīng)工作條件的表面粗糙度。

（3）改善配合性質(zhì)

      形成了適應(yīng)工作條件的實(shí)際接觸面積和表面粗糙度以及配合間隙，減少了其摩擦阻力與摩擦熱，故障率降低，提高了大修柴油機(jī)的可靠性與耐久性。

2、消除在加工、裝配過程中的誤差

      零件在加工、裝配過程中都存在誤差，使零件不能很好地配合工作，應(yīng)通過有控制的磨合處理來修正。

3、全面檢查柴油發(fā)電機(jī)修理質(zhì)量

      全面檢查柴油發(fā)電機(jī)修理后的質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)，及時(shí)排除，以提高柴油發(fā)電機(jī)工作的可靠性。

4、改善配合副的潤滑效能

      磨合使配合間隙增大到適應(yīng)正常工作條件的配合間隙，改善了潤滑油的泵送性能，增大了配合副間潤滑油流量，改善了配合副的潤滑效能，利于保持正常的工作溫度和配合表面的清潔。

5、提高柴油機(jī)的可靠性與耐久性

      金屬在低于或近于疲勞極限下，磨合一定的時(shí)間，“實(shí)現(xiàn)次負(fù)荷鍛煉”,可以明顯提高金屬零件的抗磨損能力和抗疲勞破壞能力，從而提高機(jī)械的可靠性和耐久性。

      磨合試驗(yàn)規(guī)范包括柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，工作負(fù)荷及各階段的磨合時(shí)間。磨合時(shí)要根據(jù)不同的柴油機(jī)選擇與之相適應(yīng)的磨合規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)磨合時(shí)間短、磨合質(zhì)量高的效果。

 

三、磨合試驗(yàn)的目的和設(shè)備

 

      冷磨合一般由生產(chǎn)廠家或條件較好的柴油發(fā)電機(jī)大修單位進(jìn)行，對于一般用戶而言，主要掌握柴油發(fā)電機(jī)的熱磨合試驗(yàn)即可。熱磨合分為無負(fù)荷試驗(yàn)和有負(fù)荷試驗(yàn)兩種。

1、空載（無負(fù)荷）試驗(yàn)

      無負(fù)荷試驗(yàn)?zāi)康脑谟跈z查柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)是否有故障。具體地講，有以下幾點(diǎn)：

① 檢查機(jī)器零件的裝配情況及配合件之間的間隙是否適當(dāng)。

② 檢查有無三漏（漏油、漏水和漏氣）現(xiàn)象。

③ 柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否均勻。

④ 活塞、活塞銷、曲軸主軸承和連桿軸承等有無特殊響聲。

⑤ 排氣聲音與顏色是否正常。⑥機(jī)油壓力與冷卻水溫是否正常。

⑦ 氣門間隙是否適當(dāng)。

⑧ 柴油機(jī)的輸油泵、噴油泵（高壓油泵）和噴油器等工作是否正常。

      熱磨合前，應(yīng)裝復(fù)柴油發(fā)電機(jī)的全部總成、附件及儀表，加足燃油、機(jī)油和冷卻水；調(diào)試一切必須調(diào)整的內(nèi)容，如氣門間隙、風(fēng)扇皮帶松緊度、機(jī)油壓力，柴油機(jī)的噴油壓力、供油時(shí)間、供油量、各缸供油不均度等，使柴油發(fā)電機(jī)處于良好的工作狀態(tài)。

2、帶載試驗(yàn)

      有負(fù)荷試驗(yàn)的目的在于測定新裝柴油發(fā)電機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)大修后的質(zhì)量，檢查是否達(dá)到規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

      注意：熱磨合試驗(yàn)后必須重新調(diào)整氣門間隙，重新緊固主軸承、連桿和氣缸蓋等處的螺栓螺母，及時(shí)更換機(jī)油。

      當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行磨合試驗(yàn)時(shí)，如果為了排除故障而更換了活塞、活塞銷、活塞環(huán)、氣缸套和連桿軸承等，均應(yīng)重新進(jìn)行磨合試驗(yàn)。對于新裝的柴油發(fā)電機(jī)，或柴油發(fā)電機(jī)大修后受設(shè)備條件的限制，可不進(jìn)行冷磨合而直接進(jìn)行熱磨合。柴油發(fā)電機(jī)磨合后，還應(yīng)進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)功率、燃油消耗率和機(jī)油消耗率等項(xiàng)目的測試，以便準(zhǔn)確鑒定柴油發(fā)電機(jī)的（修理）質(zhì)量。

3、負(fù)荷測試設(shè)備和原理

 （1）水力測功器布置原理

      水力測功機(jī)圓盤牢固在轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸一起在外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成了測功器的轉(zhuǎn)子，原理如圖3所示。轉(zhuǎn)子內(nèi)軸承文撐在外殼內(nèi)，而外殼又由外軸承支持在測功器底座上，它可以繞軸線自由擺動。水顛末進(jìn)水閥流入外殼的內(nèi)腔，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)飛輪發(fā)動轉(zhuǎn)子在外殼中旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)盤與水之間的摩擦作用，水也跟著一起旋轉(zhuǎn)。在離心力的作用下，水被甩向外殼內(nèi)壁，形成一個(gè)環(huán)形水田，井使其動量矩增長。同時(shí)外殼受水的打擊后，繞軸系擺動水打擊外殼內(nèi)壁，受到內(nèi)壁的摩擦阻力的作用低沉了速度，付出了動能，在水壓的作用下，折向外殼中間流動，形成環(huán)形渦流水困，末了使水的溫度升高。由于水圈與外殼內(nèi)壁的摩擦，外殼的旋轉(zhuǎn)（擺動）速度比轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動要慢，因而水圈就要克制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而孕育產(chǎn)生一個(gè)阻力矩，此阻力矩取決于聯(lián)軸器直接作用在柴油發(fā)電機(jī)的飛輪。這便是加在柴油發(fā)電機(jī)上的負(fù)荷，大概說水汲取了柴油發(fā)電機(jī)的功率。水力測功器這個(gè)負(fù)荷可以議決調(diào)治進(jìn)、出水量來控制。水圈愈厚，阻力矩愈大，汲取的功率愈多。

（2）水力測功機(jī)的分類

      圓盤式水力測功機(jī)與渦流室式水力測功機(jī)是兩種常見的水力測功機(jī)。

① 圓盤式水力測功機(jī)原理

      通過改變水層厚度來調(diào)節(jié)制動轉(zhuǎn)矩，如4圖所示為其結(jié)構(gòu)簡圖。轉(zhuǎn)盤固定在轉(zhuǎn)軸上，構(gòu)成測功機(jī)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由軸承支承在外殼內(nèi)，外殼又由擺動軸承支撐在支架上，可繞轉(zhuǎn)子軸線自由擺動。工作時(shí)轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器與被測動力機(jī)械一起旋轉(zhuǎn)，經(jīng)進(jìn)水閥注入外殼中的水由轉(zhuǎn)盤帶動旋轉(zhuǎn)并受離心力的作用被拋向外殼的內(nèi)腔形成旋轉(zhuǎn)的水環(huán)，水環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動受到外殼內(nèi)壁摩擦阻力的作用。這樣，水和壁面間的摩擦作用使被測動力機(jī)械輸出的有效轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)子傳遞到外殼上，再通過固定在外殼上的力臂傳遞給測力裝置，從而指示出力的大小。

② 渦流室式水力測功機(jī)原理

      渦流室式水力測功機(jī)是通過改變水壓或改變作用面積來調(diào)節(jié)制動轉(zhuǎn)矩的，前者通過控制排水閥的開度改變內(nèi)腔水壓及水量來調(diào)節(jié)制動轉(zhuǎn)矩的大??；后者靠閘套的位置移動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，而內(nèi)腔始終充滿著水。

（3）水力測功器試驗(yàn)方法

      水力測功器的主體是水力制動器，其基本原理是利用水分子間相互摩擦，吸收柴油發(fā)電機(jī)輸出的扭矩。其外形有測功器主體、擺錘式測力機(jī)構(gòu)、測速裝置及底座等部分。測功器主體（吸收扭矩）的外殼由上殼、下殼及左、右側(cè)殼構(gòu)成空腔，左、右側(cè)殼外端各裝有端蓋，端蓋裝有滾動軸承，使定子可繞軸線擺動。轉(zhuǎn)子裝在測功器軸上，架在滾動軸承上。

      進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，將柴油發(fā)電機(jī)的輸出軸與測功器軸連接，打開進(jìn)水閥，水流進(jìn)入到測功器的空腔。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，帶動測功器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子上攪水棒，攪動水流形成環(huán)形渦流圈，水流與外殼內(nèi)壁和阻水柱摩擦，形成阻力矩，與柴油發(fā)電機(jī)輸出扭矩對應(yīng)。作用在外殼的力矩，使外殼偏轉(zhuǎn)，通過測力機(jī)構(gòu)，可測出其作用力矩，即為柴油發(fā)電機(jī)的有效扭矩。由于水流吸收的功率轉(zhuǎn)換為熱能，使水溫上升，要使水流循環(huán)散出熱量，使水流出口處溫度保持在50-60℃之間。調(diào)節(jié)水流量，可改變測功器內(nèi)的水面高度，以適應(yīng)柴油發(fā)電機(jī)功率變化。

 

圖3  水力測功器原理圖

圖4  水力測功器結(jié)構(gòu)示意圖

 

四、磨合質(zhì)量的評價(jià)依據(jù)

 

1、磨合質(zhì)量特征

      磨合質(zhì)量的標(biāo)志綜合表現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)全功率運(yùn)行工沉下，理論上出現(xiàn)的各種情況有：

（1）摩擦件表面粗糙度已下降，真實(shí)接觸面大大提高，其表面無加工痕跡，無劃痕、擦傷、熱變色等，表面相互作用產(chǎn)生的法向應(yīng)力和切向應(yīng)力均減??；

（2）工作表面的磨損速率、摩擦系數(shù)和溫度均穩(wěn)定在較低水平上；

（3）抗磨表層強(qiáng)度隨層深增加，并呈正壓應(yīng)力狀態(tài)；

（4）初始粗糙度消除，形成新的平衡顯微凸凹面；

（5）形成耐久的潤滑油膜。

2、可操作的評價(jià)方法

（1）機(jī)械損失功率變化曲線；

（2）機(jī)油消耗量變化曲線；

（3）活塞漏氣量變化曲線；

（4）機(jī)油含鐵量變化曲線；

（5）摩擦副表面觀測分析（接觸面、接觸帶、光潔度、擦傷、拉傷）；

（6）活塞、活塞環(huán)和缸筒的磨合情況。

 

總結(jié)：

      柴油發(fā)電機(jī)磨合是修理工藝過程的一個(gè)重要工序，是從修理裝配狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的過渡，磨合質(zhì)量對總成修理質(zhì)量和大修間隔里程有著重大的影響。修理的柴油機(jī)使用的零件有新有舊，零件的技術(shù)狀況相差大。修理工藝裝備和企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平又存在著很大的差異。有些修理的柴油機(jī)在磨合中就出現(xiàn)拉缸、燒瓦等嚴(yán)重故障。因此，修理好和新裝的柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行科學(xué)的磨合就更為必要。

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