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车辆发动机的磨损与失效是如何影响柴油机其他关键部件的

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:在高机械载荷的作用下,容易造成气门杆及气门头部的变形、气门配合锥面的变形及严重磨损。因此,气门和气门座的主要磨损形式为疲劳磨损和腐蚀磨损,将导致柴油机燃烧室的气缸密封性劣化、漏气损失增加。曲轴颈及轴承的分析检测结果表明,除主轴颈的正常磨损外,无其他如裂纹、断裂、变形和扭曲等严重的零件失效。

车辆发动机的磨损与失效是如何影响柴油机其他关键部件的

柴油机中除气缸-活塞组外,还有影响气缸密封性的气门与气门座的磨损,曲轴轴承凸轮、气缸盖等部件发生的磨损、疲劳、腐蚀等,每一处部件的过度劣化均将导致柴油机性能大幅下降。

1.气门和气门座

气门和气门座是柴油机中工作条件十分恶劣的摩擦副之一。在柴油机运转过程中,气门承受着冲击性交变载荷,载荷的大小与气门的结构形式以及气门运动惯性力大小有关,特别是当气门出现跳动或气门间隙增大时,这种载荷将显著增加。在高机械载荷的作用下,容易造成气门杆及气门头部的变形、气门配合锥面的变形及严重磨损。排气门除承受大的机械载荷外,还承受着很高的热负荷,在排气开始阶段废气以很高的流速冲蚀气门。因此,气门和气门座的主要磨损形式为疲劳磨损和腐蚀磨损,将导致柴油机燃烧室的气缸密封性劣化、漏气损失增加。

2.曲轴和轴承

曲轴是柴油机的关键部件之一,工作时,曲轴与轴承承受着由活塞连杆组传来的燃气爆发压力、活塞连杆往复运动的惯性载荷、曲轴不平衡质量的惯性载荷及离心载荷。曲轴轴颈和轴承之间不能处于完全的流体动力润滑状况,存在一定程度的混合摩擦状况。实践表明,轴承发生的各种损坏以轴承合金的疲劳剥落占有的比例较大。合金层的剥落造成配合间隙增大,润滑油压力下降和工作冲击,使轴承丧失工作能力。影响轴承合金层剥落的主要因素是润滑油膜的最高压力和压力的波动。(www.xing528.com)

轴承的磨损主要取决于运转中形成的油膜厚度能否保证液体摩擦,而轴颈表面的粗糙度以及轴承间隙是否恰当对轴颈表面油膜的建立影响较大。油膜厚度为微米级,如果粗糙度过大,则会使混合摩擦的概率增加。当曲轴主轴颈与轴承的几何尺寸偏差、形状位置误差较大时,也将造成曲轴与轴承配合间隙的变化,从而引起油膜压力的波动。柴油机的台架试验表明,若连杆轴颈圆柱度误差为0.012 mm,柴油机工作25 h后轴承就开始出现疲劳剥落;当圆柱度误差降低为0.006 mm后,柴油机工作200 h后轴承尚未出现剥落现象。

在装甲车辆柴油机制造过程中,为了保证尺寸和位置精度,常将轴瓦安装在曲轴箱体上再进行精镗,从而保证柴油机主要零件的制造精度与装配精度。曲轴颈及轴承的分析检测结果表明,除主轴颈的正常磨损外,无其他如裂纹、断裂、变形和扭曲等严重的零件失效。

3.气缸盖

气缸盖结构复杂,其上有进/排气门孔、喷油器孔等,内部有一系列不规则形状的冷却水腔和进/排气道,底面受燃气的高温、高压和腐蚀作用,水夹层也受着冷却水的腐蚀,且冷热不均,受力复杂。与高温燃气直接接触的气缸盖火力面长期承受着由工作循环引起的高频加热及发动机工况变化引起的低频加热;随着进气-压缩-做功-排气过程,气缸内燃气压力也周期性波动,使气缸盖的受力更为严酷,这些动态热负荷及机械负荷的耦合作用是导致气缸盖疲劳失效的重要原因,其劣化形式主要为气缸盖裂纹。

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