新聞主題	柴油發(fā)電機磨合試驗的目的、區別及正確方法

 

導讀：柴油機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)電機組，并對其調試和磨合。磨合質(zhì)量對發(fā)動(dòng)機的修理質(zhì)量和性能有著(zhù)重大影響，對大修柴油發(fā)電機的使用壽命的影響也非常大。磨合問(wèn)題目前在國內來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)空白點(diǎn)，不僅沒(méi)有磨合過(guò)程的通用理論，甚至對表面初始粗糙度應當是什么樣的，如何確定柴油機磨合運轉的持續時(shí)間，磨合運轉應從多大負荷開(kāi)始以及在磨合運轉期間應以何種方式調節負荷等等都沒(méi)有統一規定。因此，康明斯發(fā)電機廠(chǎng)家將在本文中講述了柴油發(fā)電機的磨合試驗目的、好處及質(zhì)量評價(jià)標準。

 

一、磨合試驗的分類(lèi)

 

      柴油發(fā)電機組可以通過(guò)磨合，以消除零件機械加工時(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，也消除了零件在機械加工時(shí)所產(chǎn)生的幾何偏差。柴油發(fā)電機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)電機在試驗臺上由電動(dòng)機或其他動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)曲軸進(jìn)行運轉，達到對曲軸連桿機構、配氣機構和其他動(dòng)配合零件進(jìn)行磨合的目的。進(jìn)行冷磨合注意事項如下：

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

（2）注意檢查機油壓力是否正常，發(fā)現異?，F象，應立即停機檢查并加以排除。

（3）觀(guān)查各機件工作情況是否正常，若有漏水、漏油或磨擦副表面附近過(guò)熱，各部有異常響聲等異?，F象時(shí)，應及時(shí)查找原因，并加以排除。

（4）冷磨合結束后，應將機油放出，分解柴油機各部件。檢查活塞活塞環(huán)與汽缸內壁、曲軸主軸承、連桿軸承與曲軸軸頸等運動(dòng)件的磨合情況然，后排除發(fā)現的故障，并將拆檢的機件清洗干凈，按規定標準裝合拆檢的柴油機，再加入柴油機冬季用油，準備進(jìn)行熱磨合。

2、熱磨合

      所謂熱磨合，是指將柴油發(fā)電機安裝完畢，并且經(jīng)過(guò)詳細檢查后，將柴油機啟動(dòng)起來(lái)，通過(guò)無(wú)負荷與有負荷試驗，進(jìn)一步檢查與調整柴油發(fā)電機，使其具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟性。

（1）無(wú)負荷熱磨合

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

      無(wú)負荷熱磨合規范：按規定程序啟動(dòng)柴油機，在空載情況下，以額定轉速運轉1h。柴油機正常工作的水溫、機油壓力和機油溫度。

（2）有負荷熱磨合

      無(wú)負荷熱磨合之后，還須進(jìn)行有負荷磨合，即用試驗臺的加載裝置對柴油機逐漸加載增速進(jìn)行磨合。有負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(xiàn)的測試。對大修的柴油機，進(jìn)行一般磨合即可。

 

圖1  柴油發(fā)動(dòng)機冷磨合試驗臺

圖2  康明斯發(fā)動(dòng)機性能測試中心

 

二、磨合的好處

 

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

 1、形成適應工作條件的配合性質(zhì)

（1）擴大配合表面的實(shí)際接觸面積。

      由于新零件表面微觀(guān)粗糙和各種誤差，裝配后配合副的實(shí)際接觸面僅為設計面積的1/100～1/1000,微觀(guān)接觸面積在高應力高磨擦熱作用下就容易產(chǎn)生塑性變形和粘著(zhù)磨損，引起咬粘等破壞性故障。因此，在特定的磨合規范下運動(dòng)，粗糙表面的微觀(guān)凸點(diǎn)鑲嵌其上并產(chǎn)生微觀(guān)機械切削現象，使實(shí)際接觸面積不斷擴大，在短期內形成適應正常工作條件的配合表面。

（2）形成適應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工作條件的表面粗糙度。

（3）改善配合性質(zhì)

      形成了適應工作條件的實(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，提高了大修柴油機的可靠性與耐久性。

2、消除在加工、裝配過(guò)程中的誤差

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

3、全面檢查柴油發(fā)電機修理質(zhì)量

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

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)現次負荷鍛煉”,可以明顯提高金屬零件的抗磨損能力和抗疲勞破壞能力，從而提高機械的可靠性和耐久性。

      磨合試驗規范包括柴油機的轉速，工作負荷及各階段的磨合時(shí)間。磨合時(shí)要根據不同的柴油機選擇與之相適應的磨合規范，以實(shí)現磨合時(shí)間短、磨合質(zhì)量高的效果。

 

三、磨合試驗的目的和設備

 

      冷磨合一般由生產(chǎn)廠(chǎng)家或條件較好的柴油發(fā)電機大修單位進(jìn)行，對于一般用戶(hù)而言，主要掌握柴油發(fā)電機的熱磨合試驗即可。熱磨合分為無(wú)負荷試驗和有負荷試驗兩種。

1、空載（無(wú)負荷）試驗

      無(wú)負荷試驗目的在于檢查柴油發(fā)電機工作時(shí)是否有故障。具體地講，有以下幾點(diǎn)：

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。

② 檢查有無(wú)三漏（漏油、漏水和漏氣）現象。

③ 柴油發(fā)電機運轉是否均勻。

④ 活塞、活塞銷(xiāo)、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機油壓力與冷卻水溫是否正常。

⑦ 氣門(mén)間隙是否適當。

⑧ 柴油機的輸油泵、噴油泵（高壓油泵）和噴油器等工作是否正常。

      熱磨合前，應裝復柴油發(fā)電機的全部總成、附件及儀表，加足燃油、機油和冷卻水；調試一切必須調整的內容，如氣門(mén)間隙、風(fēng)扇皮帶松緊度、機油壓力，柴油機的噴油壓力、供油時(shí)間、供油量、各缸供油不均度等，使柴油發(fā)電機處于良好的工作狀態(tài)。

2、帶載試驗

      有負荷試驗的目的在于測定新裝柴油發(fā)電機或柴油發(fā)電機大修后的質(zhì)量，檢查是否達到規定的技術(shù)標準。

      注意：熱磨合試驗后必須重新調整氣門(mén)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)更換機油。

      當柴油發(fā)電機進(jìn)行磨合試驗時(shí)，如果為了排除故障而更換了活塞、活塞銷(xiāo)、活塞環(huán)、氣缸套和連桿軸承等，均應重新進(jìn)行磨合試驗。對于新裝的柴油發(fā)電機，或柴油發(fā)電機大修后受設備條件的限制，可不進(jìn)行冷磨合而直接進(jìn)行熱磨合。柴油發(fā)電機磨合后，還應進(jìn)行柴油發(fā)電機功率、燃油消耗率和機油消耗率等項目的測試，以便準確鑒定柴油發(fā)電機的（修理）質(zhì)量。

3、負荷測試設備和原理

 （1）水力測功器布置原理

      水力測功機圓盤(pán)牢固在轉軸上，與轉軸一起在外殼內旋轉，構成了測功器的轉子，原理如圖3所示。轉子內軸承文撐在外殼內，而外殼又由外軸承支持在測功器底座上，它可以繞軸線(xiàn)自由擺動(dòng)。水顛末進(jìn)水閥流入外殼的內腔，當柴油發(fā)電機飛輪發(fā)動(dòng)轉子在外殼中旋轉時(shí)，由于轉盤(pán)與水之間的摩擦作用，水也跟著(zhù)一起旋轉。在離心力的作用下，水被甩向外殼內壁，形成一個(gè)環(huán)形水田，井使其動(dòng)量矩增長(cháng)。同時(shí)外殼受水的打擊后，繞軸系擺動(dòng)水打擊外殼內壁，受到內壁的摩擦阻力的作用低沉了速度，付出了動(dòng)能，在水壓的作用下，折向外殼中間流動(dòng)，形成環(huán)形渦流水困，末了使水的溫度升高。由于水圈與外殼內壁的摩擦，外殼的旋轉（擺動(dòng)）速度比轉子的轉動(dòng)要慢，因而水圈就要克制轉子的轉動(dòng)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)電機的飛輪。這便是加在柴油發(fā)電機上的負荷，大概說(shuō)水汲取了柴油發(fā)電機的功率。水力測功器這個(gè)負荷可以議決調治進(jìn)、出水量來(lái)控制。水圈愈厚，阻力矩愈大，汲取的功率愈多。

（2）水力測功機的分類(lèi)

      圓盤(pán)式水力測功機與渦流室式水力測功機是兩種常見(jiàn)的水力測功機。

① 圓盤(pán)式水力測功機原理

      通過(guò)改變水層厚度來(lái)調節制動(dòng)轉矩，如4圖所示為其結構簡(jiǎn)圖。轉盤(pán)固定在轉軸上，構成測功機的轉子。轉子由軸承支承在外殼內，外殼又由擺動(dòng)軸承支撐在支架上，可繞轉子軸線(xiàn)自由擺動(dòng)。工作時(shí)轉子通過(guò)聯(lián)軸器與被測動(dòng)力機械一起旋轉，經(jīng)進(jìn)水閥注入外殼中的水由轉盤(pán)帶動(dòng)旋轉并受離心力的作用被拋向外殼的內腔形成旋轉的水環(huán)，水環(huán)的旋轉運動(dòng)受到外殼內壁摩擦阻力的作用。這樣，水和壁面間的摩擦作用使被測動(dòng)力機械輸出的有效轉矩由轉子傳遞到外殼上，再通過(guò)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原理

      渦流室式水力測功機是通過(guò)改變水壓或改變作用面積來(lái)調節制動(dòng)轉矩的，前者通過(guò)控制排水閥的開(kāi)度改變內腔水壓及水量來(lái)調節制動(dòng)轉矩的大??；后者靠閘套的位置移動(dòng)調節轉矩，而內腔始終充滿(mǎn)著(zhù)水。

（3）水力測功器試驗方法

      水力測功器的主體是水力制動(dòng)器，其基本原理是利用水分子間相互摩擦，吸收柴油發(fā)電機輸出的扭矩。其外形有測功器主體、擺錘式測力機構、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、右側殼構成空腔，左、右側殼外端各裝有端蓋，端蓋裝有滾動(dòng)軸承，使定子可繞軸線(xiàn)擺動(dòng)。轉子裝在測功器軸上，架在滾動(dòng)軸承上。

      進(jìn)行試驗時(shí)，將柴油發(fā)電機的輸出軸與測功器軸連接，打開(kāi)進(jìn)水閥，水流進(jìn)入到測功器的空腔。柴油發(fā)電機運轉后，帶動(dòng)測功器的轉子轉動(dòng)，轉子上攪水棒，攪動(dòng)水流形成環(huán)形渦流圈，水流與外殼內壁和阻水柱摩擦，形成阻力矩，與柴油發(fā)電機輸出扭矩對應。作用在外殼的力矩，使外殼偏轉，通過(guò)測力機構，可測出其作用力矩，即為柴油發(fā)電機的有效扭矩。由于水流吸收的功率轉換為熱能，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。調節水流量，可改變測功器內的水面高度，以適應柴油發(fā)電機功率變化。

 

圖3  水力測功器原理圖

圖4  水力測功器結構示意圖

 

四、磨合質(zhì)量的評價(jià)依據

 

1、磨合質(zhì)量特征

      磨合質(zhì)量的標志綜合表現在內燃機全功率運行工沉下，理論上出現的各種情況有：

（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(wú)加工痕跡，無(wú)劃痕、擦傷、熱變色等，表面相互作用產(chǎn)生的法向應力和切向應力均減??；

（2）工作表面的磨損速率、摩擦系數和溫度均穩定在較低水平上；

（3）抗磨表層強度隨層深增加，并呈正壓應力狀態(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）機械損失功率變化曲線(xiàn)；

（2）機油消耗量變化曲線(xiàn)；

（3）活塞漏氣量變化曲線(xiàn)；

（4）機油含鐵量變化曲線(xiàn)；

（5）摩擦副表面觀(guān)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：

      柴油發(fā)電機磨合是修理工藝過(guò)程的一個(gè)重要工序，是從修理裝配狀態(tài)轉入工作狀態(tài)的過(guò)渡，磨合質(zhì)量對總成修理質(zhì)量和大修間隔里程有著(zhù)重大的影響。修理的柴油機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(zhù)很大的差異。有些修理的柴油機在磨合中就出現拉缸、燒瓦等嚴重故障。因此，修理好和新裝的柴油發(fā)電機進(jìn)行科學(xué)的磨合就更為必要。

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