新聞主題	柴油發(fā)動機的熱磨合和冷磨合試驗

 

摘要：磨合試驗使柴油發(fā)動機各運動副之間，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力 (如電力測功器、電動機等)帶動運轉(zhuǎn)；熱車磨合指起動柴油機在熱狀態(tài)下自行運轉(zhuǎn)。磨合試驗應(yīng)根據(jù)柴油發(fā)動機的磨合規(guī)范進行。

 

一、磨合的作用

 

      通過磨合，以消除零件機械加工時所形成的粗糙表面，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，由于零件表面的局部磨損，也消除了零件在機械加工時所產(chǎn)生的幾何偏差。因此，經(jīng)過磨合，增強了發(fā)動機零件的耐磨性和抗腐蝕性。通過調(diào)試，可以檢查發(fā)動機（修理后）的質(zhì)量，工作狀況和對某些零件進行必需的調(diào)整。因此，磨合與調(diào)試是發(fā)電機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)電機組使用維修人員必須掌握的一項最基本技能。

 1、什么是磨合？

      它是一個機械物理與化學(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)燃機磨合的前階段由外力拖動的冷磨合和自身啟動熱磨合；

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

2、為什么要磨合？

（1）零部件表面加工無論如何光潔精確，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）磨合前實際接觸面積比名義上小得多，一般不會大于40%-50%，有的只能達(dá)到30%左右，形成接觸點負(fù)荷集中、過載、產(chǎn)生高熱，使?jié)櫥湍て茐模馃g粘結(jié)；通過磨合，真實接觸面積逐漸擴大，磨損減慢，逐漸過渡到正常穩(wěn)定的磨損階段。

（3）磨合前，運動面上的凸凹互相接觸和嵌入，若速度和負(fù)荷不合適，會出現(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，并及時予以排除。

（6）裝配清潔度及運轉(zhuǎn)初期的磨屑需要清洗排除。

 

圖1  康明斯發(fā)動機模型側(cè)視圖

圖2  康明斯發(fā)動機模型正視

 

二、磨合的類型

 

1、出廠檢驗?zāi)ズ弦?guī)范

      該規(guī)范的特點屬于微觀幾何形狀的磨合階段，要求發(fā)動機在低、中轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，負(fù)荷應(yīng)為冷拖磨合、無負(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)量對發(fā)動機使用壽命有重要影響。

（1）冷磨合

      冷磨合指柴油機在試驗臺上由電動機或其他動力來帶動曲軸進行運轉(zhuǎn)，達(dá)到對曲軸連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)和其他間隙配合零件磨合的目的。冷磨合試驗過程如圖3所示。

（2）熱磨合

     熱磨合指將柴油機安裝完畢，并且經(jīng)過詳細(xì)檢查后，將機器發(fā)動起來，通過無負(fù)荷與有負(fù)荷試驗，進一步檢查與調(diào)整發(fā)動機，使其具有良好的動力性和經(jīng)濟性。熱磨合試驗過程如圖4所示。

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

2、正常壽命磨合規(guī)范

      該類規(guī)范的特點是在完成低、中轉(zhuǎn)速冷拖磨合、無負(fù)荷或小負(fù)荷熱磨合后，又進行中高轉(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，對宏觀幾何形狀進行一定程度的磨合。此規(guī)范磨合后，按正常工沉運轉(zhuǎn)使用已不影響發(fā)動機壽命，但發(fā)動機機械損失功率仍未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，性能指標(biāo)仍未達(dá)到最佳值。

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

 3、性能試驗?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)范總時間為十幾小時至幾十小時，一般為20-40小時。磨合結(jié)束發(fā)動機的機械損失功率基本穩(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、性能對比試驗以及開發(fā)性試驗前的磨合。

4、零部件磨合規(guī)范

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

      與轉(zhuǎn)速和負(fù)荷均有關(guān)零部件：主要是曲柄連桿機構(gòu)，不但要完成微觀幾何形狀的磨合，對宏觀幾何形狀也要進行一定程度的磨合。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，磨合時間需幾小時、十幾小時乃至幾十小時。

 

圖3  柴油機冷磨合試驗

圖4  柴油機熱磨合試驗

 

三、熱磨合試驗

 

      熱磨合分為無負(fù)荷試驗和有負(fù)荷試驗兩種。

1、無負(fù)荷試驗

      無負(fù)荷試驗的目的在于：檢查柴油機工作時是否有故障。具體地講，有以下幾點。

① 檢查機器零件的裝配情況及配合件之間的間隙是否適當(dāng)。

② 檢查有無三漏現(xiàn)象（漏油、漏水和漏氣）。

③ 發(fā)動機運轉(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)柴油機的全部總成、附件及儀表，加足燃油、機油和冷卻水；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、機油壓力、噴油壓力、供油時間、供油量以及各缸供油不均度等，使發(fā)動機處于良好的工作狀態(tài)。我們以額定轉(zhuǎn)速為1500r/min的柴油機為例，其無負(fù)荷試驗規(guī)范見表5-3。其他額定轉(zhuǎn)速的柴油機進行無負(fù)荷試驗的階段和時間是相同的，只是各階段的轉(zhuǎn)速不同而已。

表1    柴油機無負(fù)荷試驗規(guī)范

2、有負(fù)荷試驗

      有負(fù)荷試驗的目的在于：測定新裝發(fā)動機或發(fā)動機大修后的質(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的柴油機為例，其有負(fù)荷試驗規(guī)范見表5-4。其他額定轉(zhuǎn)速的柴油機進行有負(fù)荷試驗的階段、負(fù)荷和時間是相同的，只是轉(zhuǎn)速不同而已。

表2     柴油機有負(fù)荷試驗規(guī)范

總結(jié)：

      熱磨合試驗后必須重新調(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，及時更換機油。當(dāng)柴油機進行磨合試驗時，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)重新進行磨合試驗。對于新裝的柴油發(fā)動機，或發(fā)電機組大修后受設(shè)備條件的限制，可不進行冷磨合而直接進行熱磨合。柴油發(fā)動機磨合后，還應(yīng)進行發(fā)電機組功率與燃油消耗率等項目的測試，以便準(zhǔn)確鑒定發(fā)電機組的（修理）質(zhì)量。

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