柴油发电机气缸套失圆度、椭圆度和圆锥度的测量

故障检查与技术维护
柴油发电机气缸套早期磨损特征与机理
【摘要】柴油发电机气缸套早期磨损是一种常见的故障,气缸会早期磨损的结果将导致柴油发电机功率下降,启动困难,窜机油严重和机油消耗量增大,甚至会造成自动熄火而使柴油发电机不能正常工作。本文较为全面而系统的分析了康明斯柴油发电机组气缸套表面异常磨损的类型、机理,并针对性地提出各类磨损的防治措施,为柴油发电机气缸套表面异常磨损研究领域提供参考。
一、汽缸套的磨损特征
汽缸套使用一段时间,就会出现不均匀磨损。其特征是：沿长度方向产生失圆度，沿圆周方向产生椭圆度和圆锥度。磨损最大、最不均匀的部位，一般是在活塞处于上止点位置时，第一道气环相对应的缸壁处，往下使逐渐减小，康明斯柴油发电机汽缸套在活塞运动区域之外磨损很小，特别是在磨损最大断面以上部位，几乎没有磨损。所以在此处形成明显的台肩。
二、气缸套产生失圆度条件和原因
康明斯柴油发电机汽缸套沿长度方向产生失圆度，与其工作条件密切相关，可从润滑、冷却、温度、压力、活塞动力速度、磨料和腐蚀性物质等方面来分析其原因。
1、润滑条件。
康明斯柴油发电机汽缸套上部润滑条件最差。由于康明斯柴油发电机汽缸套多采用激溅式润滑，康明斯柴油发电机汽缸套上部润滑油最少，而且康明斯柴油发电机汽缸套上部温度最高，润滑油的粘度最低，油膜强度最弱。而康明斯柴油发电机汽缸套上部又与高温气体接触时间最长，易烧损汽缸壁上的油膜，形成半天摩擦或边界摩擦，这些因素都使康明斯柴油发电机汽缸套上部磨损比下部大，从而产生失圆度。
2、压力的影响。
康明斯柴油发电机汽缸套上部承受的压力最大。这个压力除了活塞本身的弹力以外，主要是燃烧过程产生的高压气体窜入活塞环背隙而作用于汽缸壁的压力。由于这个压力随活塞下行而降低，因而造成康明斯柴油发电机汽缸套上部磨损最大。
3、磨料的影响。
来自空气中的灰尘，以及不完全燃烧时产生的积炭等磨料，进入汽缸壁与活塞、活塞环的配合表面之间，随着活塞在汽缸中的往复运动，会造成磨料磨损。这些磨料在康明斯柴油发电机汽缸套上部时，其棱角最锋利，向下会沿途磨钝，因而康明斯柴油发电机汽缸套上部磨损最大。
4、腐蚀的影响。
康明斯柴油发电机汽缸套上部腐蚀最强烈，这也是康明斯柴油发电机汽缸套上部磨损大于下部的重要原因。
（1）康明斯柴油发电机汽缸套内的燃料燃烧后，会产生水蒸气和某些酸性物质。例如燃料中含有的硫化物在燃烧中与水蒸气化合生成硫酸，二氧化碳与水蒸气化合形成碳酸，在高温燃烧时，大气中的氮与氧化合成氧化氮，而氧化氮又与水蒸气化合生成硝酸等等，这些酸性物质会使汽缸壁发生化学腐蚀。
（2）当汽缸壁温度低于露点温度时，燃烧废气中的水蒸气在汽缸壁上凝结为水滴，会产生比化学腐蚀严重得多的电化学腐蚀。腐蚀物被运动的活塞环刮去后，又出现新的腐蚀，这样不断重复，越靠近康明斯柴油发电机汽缸套上部化学腐蚀和电化学腐蚀就越严重。
实践证时，当冷却水温度低于85℃时，汽缸壁腐蚀最严重，而在此温度以上时，燃烧后生成的水蒸气和酸类物质可随废气排出，危害性要小得多。
气缸圆柱度测量示意图
三、气缸套产生椭圆度和圆锥度的原因
康明斯柴油发电机汽缸套沿圆周方向磨损不均匀，产生椭圆度和圆锥度则与下列因素有关：
气缸椭圆度和圆锥度的测量
1、润滑、冷却条件的影响。
在正常条件下，康明斯柴油发电机汽缸套的最大椭圆一般也是发生在康明斯柴油发电机汽缸套上部润滑条件最差的最大磨损位置。
2、活塞环压力的影响。
活塞环压力沿径向的分布是不均匀的，其开口处的单位压力常达平均压力的好几倍，这也是康明斯柴油发电机汽缸套沿径向产生偏磨的原因。
3、侧压力的影响。
在正常条件下，活塞往复运动的侧压力会使康明斯柴油发电机汽缸套在连杆运动平面产生较大的磨损，而侧压力较大的一边，磨损也较大。因而促使康明斯柴油发电机汽缸套沿径向产生椭圆度和圆锥度。注意，由于侧压力的最大位置并不在康明斯柴油发电机汽缸套上部，所以对最大椭圆度和圆锥度的形成不起主要作用。
气缸压力测试图
另外使用维护不当，工作环境恶劣，润滑油不能及时添加或使用不洁净的润滑油，康明斯柴油发电机汽缸套或活塞环变形，连杆扭曲等等，都会使康明斯柴油发电机汽缸套发生早期磨损。

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