浅谈发动机拉缸的原因及预防措施

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2014年03月01日

摘要:
        发动机拉缸是一种常见的现象,由此酿成的事故也不少。因此研究发动机拉缸的意义也非常重大,了解水温过高、润滑系工作不良与燃油供给系工作不良的危害与成因,重视发动机的检查,使我们避免发动机事故,提高汽车使用寿命的根本。
        简述发动机拉缸的机理,分析造成发动机拉缸的原因,并提出了防止拉缸的措施。发动机在工作过程中常常遇到发动机拉缸现象,所谓拉缸,就是发动机的活塞环或活塞与缸套的工作表面出现拉伤、拉毛、拉成沟槽的现象。拉缸具有相当的危害,拉缸时缸套的的磨损率很高。
        关键词:发动机;拉缸;预防措施
        引言
        汽车拉缸是指活塞、活塞环与气缸套表面由于高温而“熔接”拉伤。即活塞不与气缸套之间由于油膜中断产生干磨擦,炽热的磨擦热引起金属的显微熔化而粘着,并将附近的金属质点扯断。产生拉缸的最根本的原因是油膜中断。根据气体密封的要求,活塞环与气缸套之间的间隙应尽可能小,这就使它们的润滑条件十分不利。
        缸套与活塞环的磨擦情况取决于活塞环的弹力、工作温度、滑动速度、油膜分布、零件的质量及磨合情况等。当由于接触表面超负荷,使气缸套表面与活塞环工作面之间由于直接接触而剧烈磨擦,产生大量的磨擦热,使工作表面的温度急剧上升,其后果是两个磨擦表面熔接粘附而造成拉伤。因此,掌握拉缸形成的机理,认真分析造成拉缸的原因,研究预防措施,对避免拉缸的产生具有重要的指导意义。
        一:发动机拉缸的机理
        发动机拉缸,是指在活塞环的运动范围内气缸内壁出现明显的纵向机械划痕和刮伤,严重时发生活塞脱顶或“胀缸”事故。拉缸是发动机的一种重大事故,应引起驾驶和维修人员的高度重视。
        拉缸的磨损机理:发动机拉缸的机理,直观地说是由于两个摩擦表面之间没有油膜存在而产生的一种局部金属熔着现象,这种形式的金属表面损坏是粘着磨损。气缸壁、活塞和活塞环的表面都具有一定的硬度和表面粗糙度,三者在一定温度条件下相互配合工作,机油起着润滑、减摩、冷却、清洗和密封的作用。若由于某种原因,活塞与缸壁之间的润滑油膜受到局部破坏,气缸与活塞组在润滑不良的情况下滑动时,两者有微小部分金属面直接接触,两种金属由原来的液体摩擦变成固体问的干摩擦或半干摩擦,产生局部高温,导致接触点处发生组织变化、软化,甚至熔融、撕脱,逐步扩展造成粘着磨损。如果油膜能及时恢复,可起到清洗和冷却作用,温度下降,微小熔着部分脱落而不会扩展。如果油膜恢复迟缓,熔着扩展将导致大范围异常磨损,缸壁、活塞、活塞环快速受到严重损伤,在缸壁表面上呈现熔融流动状态,显出不均匀、不规则边缘的沟痕和皱褶,就会形成拉缸。
        产生拉缸的最根本的原因是油膜中断。根据气体密封的要求,活塞环与气缸套之间的间隙应尽可能小,这就使它们的润滑条件十分不利。缸套与活塞环的磨擦情况取决于活塞环的弹力、工作温度、滑动速度、油膜分布、零件的质量及磨合情况等。当由于接触表面超负荷,使气缸套表面与活塞环工作面之间由于直接接触而剧烈磨擦,产生大量的磨擦热,使工作表面的温度急剧上升,其后果是两个磨擦表面熔接粘附而造成拉伤。因此,掌握拉缸形成的机理,认真分析造成拉缸的原因,研究预防措施,对避免拉缸的产生具有重要的指导意义。
        二: 发动机拉缸的原因
        1发动机异常
        1.1超负荷
        新机械或刚大修出厂的机械都存在一个合理的磨合期,磨合期内不能全速运转,转速不应大于标定转速的80%,由于在磨合阶段,各配合面最有利的工作表面和润滑油膜还未形成,在这个阶段就以大负荷工作,将造成过热,局部产生高温熔蚀粘附,形成拉缸。
        严重超载如果车辆超载行驶,就要求发动机输出功率增大,节气门开度增大,气缸内平均指示压力增加,易引起水温、油温升高,机油粘度下降,气缸壁上的油膜因缸壁温度的升高和机油的变稀而受到破坏,从而加剧气缸的磨损。因此汽车应避免超载行驶,以免发生拉缸事故。
        1.2 活塞与缸套配合间隙过小
        从密封角度来讲,活塞与缸套配合间隙越小越好,但如果太小,发动机工作时,产生的高温使活塞、活塞环、缸套受热膨胀。由于活塞的膨胀系数比活塞环、缸套的膨胀系数大,因此,活塞受热后的膨胀量比缸套膨胀量大,这样将破坏活塞与缸套之间的油膜,导致拉缸。
        1.3发动机温度过高
        由于发动机温度过高,使活塞膨胀量过大,消除配合间隙,造成拉缸。造成发动机温度过高的原因主要有:
        (1)冷却系漏水、缺水
        气缸垫水道口冲坏或湿式缸套突出量不符合要求,以及湿式缸套水封圈老化或损坏都会造成冷却水内泄漏。散热器遭腐蚀或破损,水管老化碰坏,水管接头松动,水泵水封损坏等,都会引起冷却水外泄漏。另外,气缸盖本身铸造有缺陷或使用不当产生裂纹也会造成漏水,从而引起发动机温度过高。
        (2)长时间超负荷使用
        发动机长时间超负荷使用,将使发动机产生大量的热能,冷却系统不能散去多余的热量,这样就维持不了发动机正常的工作温度,使发动机产生高温。
        (3)节温器失效,无大循环
        节温器的作用是控制水温在一定范围,在水温较低时,节温器关闭,水从节温器直接经旁通管流回冷却水泵,不经过散热器,这就是冷却水的小循环过程。当水温升到一定程度时,节温器自动打开,水经过散热器循环,这就是冷却水的大循环,如果节温器失效,冷却水无大循环,发动机工作产生多余的热量就不能通过散热器散发出去,使发动机温度过高。
        (4)冷却水泵损坏
        强制冷却水在发动机水套和散热器之间进行循环靠的是冷却水泵,冷却水泵损坏,冷却水就不能循环,发动机产生产热量也就没法通过水循环散发到大气中去,从而引起发动机温度过高。
        (5)水道或散热器通风受堵
        水道受阻必将造成循环水量减少,从而影响到散热量。散热器通风受堵,影响散热器的有效散热面积,有效散热面积减少,散热能力就下降,这些原因都会使发动机的多余热量得不到散发而造成发动机温度过高。
        (6)喷油提前角过小或喷油量过大
        喷油提前角过小,使燃烧推后,造成补充燃烧量增加,喷油量过大使燃烧产生的热量增加,这两种情况都会使发动机温度过高
        发动机工作时,冷却水的正常温度应保持在80℃~90℃左右,此时发动机可发出最大功率,燃油消耗最经济,机件磨损也不大。如果冷却水的温度过高,发动机金属零件长时间在高温作用下,强度、弹性和耐磨性会下降;同时高温使活塞热膨胀量超过限值,将配缸间隙完全消除,造成活塞在气缸内卡死。此外,润滑油在高温下粘度变小,使气缸壁上不能形成可靠油膜,使活塞环与气缸壁问形成干摩擦或半干摩擦而拉缸。造成发动机水温过高的主要原因有:冷却系中水量不足、节温器工作失灵、散热器和水套内壁水垢过多、水泵泵水效能欠佳等。
        1.4 机油不足
        不按规定检查机油量,或在工作过程因机油管松动造成机油外漏,均可造成润滑油膜中断,活塞与缸套表面失油,造成严重磨损,发生拉缸、烧连杆轴承等严重事故,特别是工作过程因机油外漏,没有及时发现,将产生严重后果。造成活塞与缸套表面机油供油不足的原因还有以下几个主要方面:
        (1)润滑油路堵塞
        当润滑系长期使用,没有定期进行清洗时,过多的杂质会堵塞油路或机油滤清器,使循环油量不足。
        (2)活塞环与活塞边缘刮油能力太强
        刮油能力太强会把润滑油刮掉,造成润滑油不足。
        1.5机油变质
        发动机润滑油变质造成活塞与缸套之间的润滑条件恶化,磨损加快,引起拉缸。造成润滑油变质的主要原因有:
        (1)冷却水、燃油因泄漏进入下曲轴箱
        (2)尘埃过多混入下曲轴箱 
        (3)润滑油使用不当
         一般车用发动机热负荷大、温度高、工作条件苛刻,应按规定选用合适的润滑油。如果不按规定要求选用润滑油或粘度不合适,将会导致发动机拉缸烧瓦。这是因为润滑油粘度过大,其流动性差,特别是在低温起动时,不易快速到达摩擦表面,加速了发动机的磨损;润滑油的粘度过小,易造成润滑油自摩擦面流失,不能形成可靠的油膜,也会加剧气缸的磨损。因此,要求润滑油的粘度选择要恰当。另外,在更换润滑油时,同时更换机油滤清器,否则将直接影响和破坏油质,使润滑油的润滑效果降低,造成拉缸事故。
        2活塞异常
        2.1 活塞销与活塞装配过紧
        活塞销与活塞装配过紧,使活塞产生变形,形成反椭圆,改变了正常的标准间隙,形成局部间隙过小破坏油膜,引起干磨擦过热拉缸。
        2.2活塞环折断
        活塞环折断卡死在环槽内,将使环失去弹性,加速缸套的磨损,引起拉缸。造成环折断卡死的原因主要是环的开口间隙过小、活塞在缸套中偏斜、燃烧不良,使发动机经常处于爆燃的状况下运行。爆燃的高压振动冲击力超过了环的材料的抗冲击强度,引起活塞环折断。其折断一般发生在第一道环,其次是第二道环。活塞环卡死是由于燃烧时生成的积炭,尤其是窜机油或尘土、磨屑等堵塞在活塞环与环槽之间,使活塞环卡死在环槽中所致。
        此外,活塞、活塞环、缸套的质量及材料对拉缸也有一定的影响。

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