柴油机气缸套穴蚀的危害及防治措施详解

2023-09-23 理论教育版权反馈

【摘要】：气缸套的穴蚀是柴油机常见的失效形式之一，研究其形成的原因，以便采取防治措施延缓穴蚀的产生，对减少机械故障和延长机械寿命，有着十分重要的意义。⑤活塞与气缸套的配合间隙。②在保证正常运转条件的情况下，活塞和气缸套的配合间隙应尽可能减小，以减轻活塞横摆动所引起的气缸套运动。⑤在保证动力性和经济性的前提下，适当减小供油提前角，以减轻柴油机工作的粗暴程度，从而减轻气缸套的振动。

气缸套的穴蚀是柴油机常见的失效形式之一，研究其形成的原因，以便采取防治措施延缓穴蚀的产生，对减少机械故障和延长机械寿命，有着十分重要的意义。

（1）气缸套穴蚀的产生及其危害在柴油机气缸套与冷却液接触的表面，特别是在活塞主推力的一侧，常常出现一些针状孔洞，孔洞表面清洁，没有腐蚀生成物。随着时间的推移，这些针状孔洞逐渐扩大和深化，以至在气缸套外壁形成蜂窝状的孔穴，严重时甚至将气缸壁穿透，这种现象称为穴蚀。

柴油机工作时，水套内的冷却液在活塞侧压力的作用下高频振动，使得冷却液中的气体或空气均以气泡的形式被分离出来；当压力升高并达到一定值时，这些气泡发生崩溃（爆破）而产生强大的压力波，猛烈冲击和剥蚀气缸套。这一过程反复进行，使气缸套产生疲劳剥落，从而开成蜂窝状的小孔，小孔扩大、加深，直至破坏和穿透。

柴油机湿式气缸套的穴蚀是一个较为普遍而又十分突出的问题，而且随着柴油机强化指标（平均有效压力、活塞平均速度等）的提高，穴蚀的速度随之加快，甚至有的气缸套内壁远没有达到磨损极限，就因气缸套外壁穴蚀难于控制和维修而使气缸套提前报废。

（2）影响气缸套产生穴蚀的因素

①气缸套结构。气缸套穴蚀的根源在于气缸套的振动，而振动强度与气缸套结构强度有关。增加气缸套的壁厚，可以提高其结构强度，从而使振动强度降低。一般认为，当壁厚达到0.08D（D为气缸套的直径）以上时，穴蚀现象就很少发生。

②活塞结构。活塞销的位置影响活塞上下两部分重量的分配比例。当上下两部分重量相差过大时，活塞偏摆产生较大的绕活塞销翻转的力矩。当活塞的上部重量较下部重量大时，增加了活塞上部对气缸壁的撞击力，使局部的振动强度增大。活塞长度较长时，可以减弱翻转的影响，并使活塞与气缸壁的接触面积增大，减少单位面积上的撞击力，从而使振动强度减小。

③水腔截面形式。水腔截面的形状影响着水流速度，从而使液体压力发生变化。在小截面处，水的流速高、压力小，容易蒸发而形成气泡；而在大截面处，水的流速相对较低、压力高，因而在小截面向大截面过渡处产生穴蚀的倾向增大。

⑤活塞与气缸套的配合间隙。当活塞与气缸套的配合间隙增大时，活塞对气缸壁的冲击增大，因而使穴蚀加剧。

⑥冷却液。当冷却液中含有腐蚀介质时，会形成腐蚀与穴蚀的联合作用，使穴蚀产生速度成倍、甚至于成数十倍增长。

⑦使用条件。当柴油机工作过程粗暴，最大爆发压力增大时，引起的侧向撞击力也相应增大，从而使穴蚀增加。

（3）防止气缸套穴蚀的措施除了在设计、制造上提高气缸套的厚度和刚度、减轻气缸套的变形和高频振动等措施以增强气缸套抗穴蚀的能力之外，在保持和使用中还应采取如下措施。

①适当减小气缸套与其上下座的配合间隙，以减小气缸套的振动频率和振幅。

②在保证正常运转条件的情况下，活塞和气缸套的配合间隙应尽可能减小，以减轻活塞横摆动所引起的气缸套运动。

③及时清除燃烧室积炭，以免增高压缩比。

④及时清除水套内的水垢，保证冷却液的清洁和正常温度，保证冷却系统机件的正常工作，避免水套变窄，水流短路，从而使局部过热或冷却系统冷却液温度过高，以减少气泡的产生，减缓金属腐蚀和穴蚀的发展。

⑤在保证动力性和经济性的前提下，适当减小供油提前角，以减轻柴油机工作的粗暴程度，从而减轻气缸套的振动。

⑥保证柴油机平稳运转，以减小冷却液的流动速度和水压的反复变化，减小气泡的产生，减缓腐蚀和穴蚀的发展。

⑦在冷却液中加入适量的乳化液，以减轻冷却液的表面张力，从而减轻气泡崩溃（爆破）时所产生的冲击力，达到减缓穴蚀的作用。