新聞主題	柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱磨合和冷磨合試驗(yàn)

 

摘要：磨合試驗(yàn)使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)各運(yùn)動(dòng)副之間，特別是活塞裙與缸套、活塞環(huán)與缸套、軸頸與軸承之間達(dá)到良好的均勻接觸，得到正常的配合間隙，避免由加工痕跡和裝配質(zhì)量而造成的早期過度磨損、刮傷或損壞。磨合方法分冷車磨合和熱車磨合，冷車磨合指由外界動(dòng)力 (如電力測(cè)功器、電動(dòng)機(jī)等)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；熱車磨合指起動(dòng)柴油機(jī)在熱狀態(tài)下自行運(yùn)轉(zhuǎn)。磨合試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的磨合規(guī)范進(jìn)行。

 

一、磨合的作用

 

      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。因此，經(jīng)過磨合，增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)零件的耐磨性和抗腐蝕性。通過調(diào)試，可以檢查發(fā)動(dòng)機(jī)（修理后）的質(zhì)量，工作狀況和對(duì)某些零件進(jìn)行必需的調(diào)整。因此，磨合與調(diào)試是發(fā)電機(jī)組安裝和大修過程中不可缺少的步驟。而熟悉其使用操作方法是發(fā)電機(jī)組使用維修人員必須掌握的一項(xiàng)最基本技能。

 1、什么是磨合？

      它是一個(gè)機(jī)械物理與化學(xué)作用的復(fù)雜過程，使摩擦表面性質(zhì)從初始狀態(tài)過度到使用狀態(tài)的過程。它有狹義和廣義之分：

（1）狹義指內(nèi)燃機(jī)磨合的前階段由外力拖動(dòng)的冷磨合和自身啟動(dòng)熱磨合；

（2）廣義是指包括整個(gè)負(fù)荷工況在內(nèi)的正式運(yùn)轉(zhuǎn)前的磨合過程，甚至包括正式初期運(yùn)轉(zhuǎn)階段。

2、為什么要磨合？

（1）零部件表面加工無(wú)論如何光潔精確，微觀上也是粗糙不平的，宏觀上也有錐度、橢圓和形位配合公差。

（2）磨合前實(shí)際接觸面積比名義上小得多，一般不會(huì)大于40%-50%，有的只能達(dá)到30%左右，形成接觸點(diǎn)負(fù)荷集中、過載、產(chǎn)生高熱，使?jié)櫥湍て茐?，引起燒蝕粘結(jié)；通過磨合，真實(shí)接觸面積逐漸擴(kuò)大，磨損減慢，逐漸過渡到正常穩(wěn)定的磨損階段。

（3）磨合前，運(yùn)動(dòng)面上的凸凹互相接觸和嵌入，若速度和負(fù)荷不合適，會(huì)出現(xiàn)劇烈摩擦、沖撞、金屬撕裂等，造成表面損傷。

（4）因裝配質(zhì)量引起的其它不良因素(劃痕、磕碰等)。

（5）發(fā)現(xiàn)裝配中的缺陷，并及時(shí)予以排除。

（6）裝配清潔度及運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨屑需要清洗排除。

 

圖1  康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)模型側(cè)視圖

圖2  康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)模型正視

 

二、磨合的類型

 

1、出廠檢驗(yàn)?zāi)ズ弦?guī)范

      該規(guī)范的特點(diǎn)屬于微觀幾何形狀的磨合階段，要求發(fā)動(dòng)機(jī)在低、中轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)荷應(yīng)為冷拖磨合、無(wú)負(fù)荷或小負(fù)荷的熱磨合。摩擦副表面粗糙度的磨損比較劇烈。該階段磨合質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命有重要影響。

（1）冷磨合

      冷磨合指柴油機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)上由電動(dòng)機(jī)或其他動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)曲軸進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和其他間隙配合零件磨合的目的。冷磨合試驗(yàn)過程如圖3所示。

（2）熱磨合

     熱磨合指將柴油機(jī)安裝完畢，并且經(jīng)過詳細(xì)檢查后，將機(jī)器發(fā)動(dòng)起來(lái)，通過無(wú)負(fù)荷與有負(fù)荷試驗(yàn)，進(jìn)一步檢查與調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)，使其具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。熱磨合試驗(yàn)過程如圖4所示。

      冷磨合一般由生產(chǎn)廠家或條件較好的發(fā)電機(jī)組大修單位進(jìn)行，對(duì)于一般用戶而言，主要掌握發(fā)電機(jī)組的熱磨合試驗(yàn)即可。

2、正常壽命磨合規(guī)范

      該類規(guī)范的特點(diǎn)是在完成低、中轉(zhuǎn)速冷拖磨合、無(wú)負(fù)荷或小負(fù)荷熱磨合后，又進(jìn)行中高轉(zhuǎn)速及中大負(fù)荷的熱磨合。它是在完成微觀幾何形狀的磨合后，對(duì)宏觀幾何形狀進(jìn)行一定程度的磨合。此規(guī)范磨合后，按正常工沉運(yùn)轉(zhuǎn)使用已不影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，但發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失功率仍未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，性能指標(biāo)仍未達(dá)到最佳值。

      該規(guī)范適用于只進(jìn)行一般的生產(chǎn)監(jiān)督性的性能抽檢，對(duì)指標(biāo)要求不嚴(yán)格的規(guī)范性試驗(yàn)，或可靠性試驗(yàn)前的磨合。

 3、性能試驗(yàn)?zāi)ズ弦?guī)范

      該磨合規(guī)范應(yīng)完成了微觀幾何形狀的磨合，并已基本完成了宏觀幾何形狀的磨合。磨合后期應(yīng)進(jìn)行中高轉(zhuǎn)速乃至額定轉(zhuǎn)速和全負(fù)荷磨合。磨合規(guī)范總時(shí)間為十幾小時(shí)至幾十小時(shí)，一般為20-40小時(shí)。磨合結(jié)束發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械損失功率基本穩(wěn)定，性能指標(biāo)已達(dá)最佳值。

      該規(guī)范適用于復(fù)雜的性能試驗(yàn)、性能對(duì)比試驗(yàn)以及開發(fā)性試驗(yàn)前的磨合。

4、零部件磨合規(guī)范

      與轉(zhuǎn)速有關(guān)與負(fù)荷無(wú)關(guān)零部件：包括配氣機(jī)構(gòu)和輪系的齒輪等，摩擦副多為點(diǎn)接觸或線接觸，接觸應(yīng)力較大，且多為飛濺潤(rùn)滑，所以磨合規(guī)范的重點(diǎn)是微觀幾何形狀的磨合，重點(diǎn)考慮磨合規(guī)范的轉(zhuǎn)速分布，各轉(zhuǎn)速的相應(yīng)負(fù)荷均不大于50%,磨合總的時(shí)間幾分鐘至幾小時(shí)，最多為6小時(shí)左右。

      與轉(zhuǎn)速和負(fù)荷均有關(guān)零部件：主要是曲柄連桿機(jī)構(gòu)，不但要完成微觀幾何形狀的磨合，對(duì)宏觀幾何形狀也要進(jìn)行一定程度的磨合。規(guī)范中應(yīng)包括中高轉(zhuǎn)速乃至額定轉(zhuǎn)速，以及中大負(fù)荷及至全負(fù)荷的磨合，其中最難磨合的是軸頸與軸瓦的磨合，磨合時(shí)間需幾小時(shí)、十幾小時(shí)乃至幾十小時(shí)。

 

圖3  柴油機(jī)冷磨合試驗(yàn)

圖4  柴油機(jī)熱磨合試驗(yàn)

 

三、熱磨合試驗(yàn)

 

      熱磨合分為無(wú)負(fù)荷試驗(yàn)和有負(fù)荷試驗(yàn)兩種。

1、無(wú)負(fù)荷試驗(yàn)

      無(wú)負(fù)荷試驗(yàn)的目的在于：檢查柴油機(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(wú)三漏現(xiàn)象（漏油、漏水和漏氣）。

③ 發(fā)動(dòng)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(wú)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 噴油泵和噴油器工作是否正常。

      熱磨合前，應(yīng)裝復(fù)柴油機(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)扇帶松緊度、機(jī)油壓力、噴油壓力、供油時(shí)間、供油量以及各缸供油不均度等，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于良好的工作狀態(tài)。我們以額定轉(zhuǎn)速為1500r/min的柴油機(jī)為例，其無(wú)負(fù)荷試驗(yàn)規(guī)范見表5-3。其他額定轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)進(jìn)行無(wú)負(fù)荷試驗(yàn)的階段和時(shí)間是相同的，只是各階段的轉(zhuǎn)速不同而已。

表1    柴油機(jī)無(wú)負(fù)荷試驗(yàn)規(guī)范

2、有負(fù)荷試驗(yàn)

      有負(fù)荷試驗(yàn)的目的在于：測(cè)定新裝發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)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)。我們?nèi)砸灶~定轉(zhuǎn)速為1500r/min的柴油機(jī)為例，其有負(fù)荷試驗(yàn)規(guī)范見表5-4。其他額定轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)進(jìn)行有負(fù)荷試驗(yàn)的階段、負(fù)荷和時(shí)間是相同的，只是轉(zhuǎn)速不同而已。

表2     柴油機(jī)有負(fù)荷試驗(yàn)規(guī)范

總結(jié)：

      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(duì)于新裝的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，或發(fā)電機(jī)組大修后受設(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)動(dòng)機(jī)磨合后，還應(yīng)進(jìn)行發(fā)電機(jī)組功率與燃油消耗率等項(xiàng)目的測(cè)試，以便準(zhǔn)確鑒定發(fā)電機(jī)組的（修理）質(zhì)量。

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