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柴油發(fā)動(dòng)機零件磨損特性和磨合階段 |
柴油發(fā)電機組為各項工地施工、工廠(chǎng)錯峰用電、酒店、大型超市、臨時(shí)救急用電之首選。我們應該都知道柴油機工作時(shí)，許多零件在一定的負荷下以很高的速度相對滑動(dòng)或轉動(dòng)，如活塞與缸套、曲軸與軸承等。為更好地支持用戶(hù)對設備維修的了解，康明斯發(fā)電機公司在本文簡(jiǎn)述發(fā)動(dòng)機零件的磨損特性與磨合期各階段的知識。
一、柴油發(fā)動(dòng)機零件磨損規律
零件的工作溫度應適當。溫度過(guò)高，會(huì )造成油膜變薄甚至被破壞，磨損增加；但溫度過(guò)低，腐蝕性介質(zhì)更容易冷凝于工作表面，使腐蝕磨損增加。為此，在實(shí)際使用過(guò)程中，應避免零件的工作溫度過(guò)高，并盡量縮短其低溫工作時(shí)間。零件的磨損是不可避免的，工作條件不同引起零件磨損的原因也就有所不同，但各種零件的磨損卻都具有一定的共同規律。這種規律稱(chēng)為零件的磨損特性。遵循該磨損規律的曲線(xiàn)稱(chēng)為磨損特性曲線(xiàn)。
1、腐蝕磨損
金屬零件的腐蝕是指表面與周?chē)橘|(zhì)起化學(xué)或電化學(xué)作用而發(fā)生的表面破壞現象。腐蝕損傷總是從金屬表面開(kāi)始 ，然后或快或慢地往里深入，并使表面的外形發(fā)生變化，出現不規則形狀的凹洞、斑點(diǎn)等破壞區域。腐蝕的結果使金屬表面產(chǎn)生新物質(zhì)，時(shí)間長(cháng)久將導致零件被破壞。穴蝕通常發(fā)生在柴油機缸套的外壁、水輪機葉片、水泵零件及液壓泵處等，其現象比較復雜，是由于機械與化學(xué)物質(zhì)和電化學(xué)反應共同產(chǎn)生的結果，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是當液體中含有雜質(zhì)或磨料時(shí)就會(huì )出現這種狀況，而且其腐蝕速度會(huì )很快。
2、斷裂
斷裂是零件在機械力、熱、磁、聲響、腐蝕等單獨或聯(lián)合作用下，發(fā)生局部開(kāi)裂或分成幾部分的現象。斷裂是零件破壞的重要原因致意，它是金屬材料在不同情況下，當局部裂紋發(fā)展到零件裂縫尺寸時(shí)，剩余截面所承受的外載荷超過(guò)其強度極限而導致的完全斷裂。斷裂是零件使用過(guò)程中的一種最危險的破壞形式。斷裂往往會(huì )造成重大事故，產(chǎn)生嚴重后果。
3、灰塵磨損
發(fā)動(dòng)機在燃燒時(shí)，需要吸入空氣，空氣中的灰塵也會(huì )被吸入，再好的空氣濾清器，多少總有點(diǎn)灰塵會(huì )進(jìn)入發(fā)動(dòng)機里面。就算有潤滑劑，這種灰塵顆粒磨損也不會(huì )被消除，這個(gè)現象風(fēng)沙大的地區更為嚴重。
4、銹蝕磨損
發(fā)動(dòng)機停止運轉后，從高溫冷卻到低溫，在這個(gè)溫度變化過(guò)程中會(huì )使發(fā)動(dòng)機內部產(chǎn)生積水，會(huì )嚴重腐蝕金屬部件。
5、冷啟動(dòng)磨損
發(fā)動(dòng)機磨損大部分是由冷啟動(dòng)導致的，冷啟動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機停轉四個(gè)小時(shí)后，所有在摩擦界面上的潤滑油都將回流到潤滑油箱中。此時(shí)油泵還來(lái)不及將潤滑油打到各部位。短時(shí)間內會(huì )產(chǎn)生周期性潤滑喪失的干摩擦，從而造成發(fā)動(dòng)機嚴重異常的強磨損，這種強磨損是潤滑油無(wú)法解決的。
6、正常磨損
凡是部件之間有接觸的，難免就會(huì )有磨損。這個(gè)也是經(jīng)常需要換機油的一個(gè)原因，這樣才能維持發(fā)動(dòng)機的正常運轉。
發(fā)動(dòng)機磨損曲線(xiàn)圖
二、磨合階段區分
1、磨合期磨損
新發(fā)動(dòng)機（或大修發(fā)動(dòng)機）磨合磨損階段。此期間由于新配合的機件表面具有一定的平面度，配合面磨損較快，一般稱(chēng)之為磨合期磨損。
零件磨合期由于零件表面粗糙度的存在，在配合初期，其實(shí)際基礎面積較小，壓力極高，所以初期磨損較大。但隨著(zhù)運行時(shí)間的增加，配合得到相應改善，磨損量的增長(cháng)速度開(kāi)始減慢。正常工作期，零件已經(jīng)過(guò)了初期磨合階段，零件表面質(zhì)量、配合特性均達到較好的階段，磨損較小。
磨損與故障率曲線(xiàn)圖
2、自然磨損階段
柴油機工作時(shí)，許多零件在一定的負荷下以很高的速度相對滑動(dòng)或轉動(dòng)，如活塞與缸套、曲軸與軸承等。這些零件的表面雖然有不同程度的潤滑，但隨著(zhù)工作時(shí)間的增加，相互接觸的表面必然由于磨擦而產(chǎn)生磨損，逐漸破壞了原來(lái)的尺寸和幾何形狀。這種正常的磨損常稱(chēng)之為“自然磨損”，實(shí)際上是不可避免的。
3、崩潰磨損期
這個(gè)階段的發(fā)動(dòng)機是因為自然磨損階段已經(jīng)到了極限，部件間隙增大，同時(shí)潤滑條件也變差了，磨損速度急劇增長(cháng)，零件精度喪失，發(fā)生噪音和振動(dòng)，部件摩擦溫度迅速升高，說(shuō)明零件即將喪失工作能力，直至損壞，此期間稱(chēng)為配合件的修理間隔期或修理期，也稱(chēng)崩潰磨損期。
三、磨粒的形態(tài)學(xué)特征分析
研究磨損問(wèn)題時(shí)，磨粒是重要的依據之一，它是揭示摩擦學(xué)表面的磨損機理，監測磨損過(guò)程以及診斷磨損失效類(lèi)型的最為直接的信息元.。根據磨粒特征推斷出摩擦學(xué)表面發(fā)生的磨損過(guò)程及其失效類(lèi)型，正是基于磨粒分析進(jìn)行故障診斷的基本原理。
對于各種機械設備，其工作原理雖有所不同，但是其零部件之間的磨損模式都可歸結為表1所示，相應地，同類(lèi)磨損故障機理所產(chǎn)生的磨損微粒也具有相似的形態(tài)特征。根據機械設備的磨損模式、磨損故障機理以及磨粒的形態(tài)特征不同，可以將磨損故障產(chǎn)生的磨粒劃分為7大類(lèi)：輕微粘著(zhù)磨屑、嚴重粘著(zhù)磨屑、切削磨粒、疲勞剝塊、層狀磨粒、球狀磨粒以及氧化物磨粒.
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