1、现场经验 文章编号：1007034(2016)01_0O47-o2 内燃机车柴油机气缸 DOI：1014032jissn1007034201601021 套磨损故障分析及对策 张孝平，黄 强 (中车成都机车车辆有限公司，四川成都610057) 摘 要：分析内燃机车柴油机气缸套磨损产生的原因，并结合典型故障案例进行剖析，提出合理匹配 气缸套与活塞环、减少风沙进入空滤系统的措施。该措施实施后，柴油机气缸套故障率大幅降低。 关键词：机车柴油机；气缸套；活塞环；活塞；磨损 中图分类号：U26211 文献标识码：B 1 问题的提出 内燃机车在运用中，常会发生柴油机差示压力 计动作导致柴油机保护停机及增压
2、器严重喷油等故 障，给机车正常运用带来极大影响。发生此类故障 的原因多种多样，其中最为常见的则是气缸套、活塞 环及活塞磨损严重，柴油机燃气窜入曲轴箱使差示 压力升高，同时机油由曲轴箱进入燃烧室使增压器 喷油。随着故障的发展还可能造成机体、曲轴损坏， 以致发生机破等重大事故。因此，找到气缸套典型 磨损的原因，制定针对性的措施并加以控制成为解 决这类问题的关键。 2气缸套磨损原因分析 柴油机气缸套的磨损主要有摩擦磨损、磨料磨 损、熔着磨损和腐蚀磨损几类，本文主要对因摩 擦磨损和磨料磨损引起的气缸套磨损进行分析。 21气缸套与活塞环匹配问题 为了减小气缸套的摩擦磨损，在设计时气缸套一 般采用较耐磨合
3、金硼铸铁制造，并进行表面渗碳或软 氮化等处理，以进一步提高表面耐磨性。但从摩擦 学的角度来说，一个摩擦副在设计时必须要考虑到的 是两摩擦面间的匹配问题，如果一味的追求某一个部 件的耐磨性，而没有同步提高另一个摩擦面的耐磨 性，那么就会造成摩擦的不均等，使相对较弱的摩擦 面加快磨损。如2010年6月一2011年7月，某公司 共发生活塞环严重磨损引起差示压力高的故障l8 起，故障发生时间都是在机车运用10万km左右。故 收稿日期：20150507 作者简介：张孝平(1974一)，男，工程师，本科。 障现象如图1、2所示。经过对故障机车进行解体后 测量检查发现，该车所有气缸套内表面粗糙度状态非 常好
4、，无拉伤情况，内孔尺寸基本没有变化，也就是气 缸套内表面基本没有磨损，这对于气缸套来说是有好 处的。但当检查到活塞环时，发现活塞环(特别是第 1、2道环)已经严重磨损，从原尺寸的104 mm磨损 到仅77 mm(如图2所示)，活塞环完全失去了密封 作用，部分活塞环由于磨损严重后已碎断成多节。经 事后分析认为，发生这种严重单边磨损的原因是由于 单方面将摩擦副中气缸套(采用奥氏体贝氏体球墨铸 铁材料制成)硬度大幅增加，而没有相应的配套改变 活塞环的硬度，使摩擦副不能很好的匹配所致。在运 用过程中，由于气缸套表面硬度高，耐磨，因此其尺寸 基本能保持原形，而活塞环仍采用了喷钼活塞环，其 表面耐磨性差，
5、从而造成了活塞环很快被磨损，气缸 内燃气窜入曲轴箱引起差示压力计动作。这个实例 是典型的异常摩擦磨损。 图1活塞磨损拉伤 22磨粒磨损 当柴油机运用时，若气缸内进入异物，特别是坚 硬的细微颗粒等，会使气缸套与活塞及活塞环间的 油膜破坏，从而使摩擦面磨损加剧，此为气缸套的磨 粒磨损。这种情况以机车空滤器系统出现过滤精度 47 现场经验 机车车辆工艺 第1期2016年2月 图2第一道气环严重磨损 不高，空气系统各接合面密封不良最为常见。 当空滤器系统密封不严，特别是机车在风沙较大 的地区使用时，风沙很容易从空滤器系统进入，如果 柴油机进气支管密封不严，细小的沙粒也会进入燃烧 室，从而破坏油膜，磨损
6、气缸套、活塞环及活塞。这种 故障一般活塞环槽也会异常磨损，这些磨损都会使缸 套与活塞环间的密封效果大大降低，燃气窜入曲轴箱 内差示压力升高甚至造成差示压力计动作，同时曲轴 箱的机油也会进入燃烧室，产生大量的积碳，增压器 烟囱也会出现喷油现象。如某机务段一台DF 。型内 燃机车检修后不到2个月就发生气缸套、活塞环、活 塞严重磨损，柴油机差示压力升高，增压器严重喷油 的故障，经过检查发现空气滤清器密封不良，机车在 运用中大量的硬质颗粒进入燃烧室，从而严重破坏缸 套表面的油膜，异常磨损加剧。 图3空滤系统密封不良 3气缸套磨损的控制 31 合理选用气缸套和活塞环 对于摩擦副，不能单方面提高摩擦副中某
7、一个 部件的耐磨性，这样会造成单边磨损。因此在选用 气缸套和活塞环时，就应该综合考虑2个部件配合 面的强度。 48 柴油机检修，当使用普通软氮化气缸套时，选用 喷钼活塞环或表面镀铬的活塞环；如果要采用更耐 磨的奥一贝球墨铸铁气缸套，因其表面具有高耐磨 性，则选择具有相近耐磨性的加铌镀铬环，从而提高 气缸套与活塞环摩擦副的使用寿命。 32提高空滤器检修组装质量 在机车检修时，严格控制机车空气滤清系统的 检修质量，确保系统各密封面密封良好，空滤器过滤 芯的过滤精度符合要求。 为此，对部分空 滤器安装结构进行改 进。DF 型机车原设 计空滤器与车体间无 相应的防护盖板，这 样空滤器安装时空滤 器体与
8、车体间的密封 要求就非常高。为了 确保空滤器内部清 洁，在其背面增加一 块挡板，使空滤器体 图4空滤器改进示意 形成一个独立空间(如图4所示)。改进后，在整体 安装时，空滤器体与车体间就不需要密封要求。通 过这种改进，保证了空滤器的密封性能不受整体安 装的影响。 33空滤器按期保养 要求用户加强空气系统的日常保养。由于空滤 器密封要求高，特别是风沙较大的地区，常出现沙粒 进入柴油机的问题。因此在机车运用时应按期进行 检查、清扫，特别是对采用钢板网形式的滤芯，应该 定期进行浸油处理，可以减少机车在运用过程中的 沙粒进入，确保气缸套与活塞及活塞环间油膜处于 正常状态。 4 结束语 通过上述改进措施对公司大修机车进行改进 后，2015年至今公司大修机车因柴油机进沙造成的 故障仅1件，故障率06；DF 机车气缸套磨损故 障为5件，故障率大幅降低。柴油机气缸套磨损故 障得到有效控制。 参考文献： 1刘达德东风 型内燃机车结构原理检修M北京：中国 铁道出版社，2008， (编辑：匡玲)
