新聞主題	柴油發(fā)動(dòng)機的熱磨合和冷磨合試驗

 

摘要：磨合試驗使柴油發(fā)動(dòng)機各運動(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(guò)度磨損、刮傷或損壞。磨合方法分冷車(chē)磨合和熱車(chē)磨合，冷車(chē)磨合指由外界動(dòng)力 (如電力測功器、電動(dòng)機等)帶動(dòng)運轉；熱車(chē)磨合指起動(dòng)柴油機在熱狀態(tài)下自行運轉。磨合試驗應根據柴油發(fā)動(dòng)機的磨合規范進(jìn)行。

 

一、磨合的作用

 

      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。因此，經(jīng)過(guò)磨合，增強了發(fā)動(dòng)機零件的耐磨性和抗腐蝕性。通過(guò)調試，可以檢查發(fā)動(dòng)機（修理后）的質(zhì)量，工作狀況和對某些零件進(jìn)行必需的調整。因此，磨合與調試是發(fā)電機組安裝和大修過(guò)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(gè)機械物理與化學(xué)作用的復雜過(guò)程，使摩擦表面性質(zhì)從初始狀態(tài)過(guò)度到使用狀態(tài)的過(guò)程。它有狹義和廣義之分：

（1）狹義指內燃機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)負荷工況在內的正式運轉前的磨合過(guò)程，甚至包括正式初期運轉階段。

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(guān)上也是粗糙不平的，宏觀(guān)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%，有的只能達到30%左右，形成接觸點(diǎn)負荷集中、過(guò)載、產(chǎn)生高熱，使潤滑油膜破壞，引起燒蝕粘結；通過(guò)磨合，真實(shí)接觸面積逐漸擴大，磨損減慢，逐漸過(guò)渡到正常穩定的磨損階段。

（3）磨合前，運動(dòng)面上的凸凹互相接觸和嵌入，若速度和負荷不合適，會(huì )出現劇烈摩擦、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)現裝配中的缺陷，并及時(shí)予以排除。

（6）裝配清潔度及運轉初期的磨屑需要清洗排除。

 

圖1  康明斯發(fā)動(dòng)機模型側視圖

圖2  康明斯發(fā)動(dòng)機模型正視

 

二、磨合的類(lèi)型

 

1、出廠(chǎng)檢驗磨合規范

      該規范的特點(diǎn)屬于微觀(guān)幾何形狀的磨合階段，要求發(fā)動(dòng)機在低、中轉速運轉，負荷應為冷拖磨合、無(wú)負荷或小負荷的熱磨合。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(dòng)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(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、配氣機構和其他間隙配合零件磨合的目的。冷磨合試驗過(guò)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(guò)詳細檢查后，將機器發(fā)動(dòng)起來(lái)，通過(guò)無(wú)負荷與有負荷試驗，進(jìn)一步檢查與調整發(fā)動(dòng)機，使其具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟性。熱磨合試驗過(guò)程如圖4所示。

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

2、正常壽命磨合規范

      該類(lèi)規范的特點(diǎn)是在完成低、中轉速冷拖磨合、無(wú)負荷或小負荷熱磨合后，又進(jìn)行中高轉速及中大負荷的熱磨合。它是在完成微觀(guān)幾何形狀的磨合后，對宏觀(guān)幾何形狀進(jìn)行一定程度的磨合。此規范磨合后，按正常工沉運轉使用已不影響發(fā)動(dòng)機壽命，但發(fā)動(dòng)機機械損失功率仍未達到穩定狀態(tài)，性能指標仍未達到最佳值。

      該規范適用于只進(jìn)行一般的生產(chǎn)監督性的性能抽檢，對指標要求不嚴格的規范性試驗，或可靠性試驗前的磨合。

 3、性能試驗磨合規范

      該磨合規范應完成了微觀(guān)幾何形狀的磨合，并已基本完成了宏觀(guān)幾何形狀的磨合。磨合后期應進(jìn)行中高轉速乃至額定轉速和全負荷磨合。磨合規范總時(shí)間為十幾小時(shí)至幾十小時(shí)，一般為20-40小時(shí)。磨合結束發(fā)動(dòng)機的機械損失功率基本穩定，性能指標已達最佳值。

      該規范適用于復雜的性能試驗、性能對比試驗以及開(kāi)發(fā)性試驗前的磨合。

4、零部件磨合規范

      與轉速有關(guān)與負荷無(wú)關(guān)零部件：包括配氣機構和輪系的齒輪等，摩擦副多為點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸，接觸應力較大，且多為飛濺潤滑，所以磨合規范的重點(diǎn)是微觀(guān)幾何形狀的磨合，重點(diǎn)考慮磨合規范的轉速分布，各轉速的相應負荷均不大于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。

      與轉速和負荷均有關(guān)零部件：主要是曲柄連桿機構，不但要完成微觀(guān)幾何形狀的磨合，對宏觀(guān)幾何形狀也要進(jìn)行一定程度的磨合。規范中應包括中高轉速乃至額定轉速，以及中大負荷及至全負荷的磨合，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(wú)負荷試驗和有負荷試驗兩種。

1、無(wú)負荷試驗

      無(wú)負荷試驗的目的在于：檢查柴油機工作時(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)三漏現象（漏油、漏水和漏氣）。

③ 發(fā)動(dòng)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 噴油泵和噴油器工作是否正常。

      熱磨合前，應裝復柴油機的全部總成、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)扇帶松緊度、機油壓力、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)機處于良好的工作狀態(tài)。我們以額定轉速為1500r/min的柴油機為例，其無(wú)負荷試驗規范見(jiàn)表5-3。其他額定轉速的柴油機進(jìn)行無(wú)負荷試驗的階段和時(shí)間是相同的，只是各階段的轉速不同而已。

表1    柴油機無(wú)負荷試驗規范

2、有負荷試驗

      有負荷試驗的目的在于：測定新裝發(fā)動(dòng)機或發(fā)動(dòng)機大修后的質(zhì)量，檢查是否達到規定的技術(shù)標準。我們仍以額定轉速為1500r/min的柴油機為例，其有負荷試驗規范見(jiàn)表5-4。其他額定轉速的柴油機進(jìn)行有負荷試驗的階段、負荷和時(shí)間是相同的，只是轉速不同而已。

表2     柴油機有負荷試驗規范

總結：

      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)動(dòng)機，或發(fā)電機組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)動(dòng)機磨合后，還應進(jìn)行發(fā)電機組功率與燃油消耗率等項目的測試，以便準確鑒定發(fā)電機組的（修理）質(zhì)量。

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