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柴油發(fā)動機零件磨損特性和磨合階段 |
柴油發(fā)電機組為各項工地施工、工廠錯峰用電、酒店、大型超市、臨時救急用電之首選。我們應(yīng)該都知道柴油機工作時，許多零件在一定的負(fù)荷下以很高的速度相對滑動或轉(zhuǎn)動，如活塞與缸套、曲軸與軸承等。為更好地支持用戶對設(shè)備維修的了解，康明斯發(fā)電機公司在本文簡述發(fā)動機零件的磨損特性與磨合期各階段的知識。
一、柴油發(fā)動機零件磨損規(guī)律
零件的工作溫度應(yīng)適當(dāng)。溫度過高，會造成油膜變薄甚至被破壞，磨損增加；但溫度過低，腐蝕性介質(zhì)更容易冷凝于工作表面，使腐蝕磨損增加。為此，在實際使用過程中，應(yīng)避免零件的工作溫度過高，并盡量縮短其低溫工作時間。零件的磨損是不可避免的，工作條件不同引起零件磨損的原因也就有所不同，但各種零件的磨損卻都具有一定的共同規(guī)律。這種規(guī)律稱為零件的磨損特性。遵循該磨損規(guī)律的曲線稱為磨損特性曲線。
1、腐蝕磨損
金屬零件的腐蝕是指表面與周圍介質(zhì)起化學(xué)或電化學(xué)作用而發(fā)生的表面破壞現(xiàn)象。腐蝕損傷總是從金屬表面開始 ，然后或快或慢地往里深入，并使表面的外形發(fā)生變化，出現(xiàn)不規(guī)則形狀的凹洞、斑點等破壞區(qū)域。腐蝕的結(jié)果使金屬表面產(chǎn)生新物質(zhì)，時間長久將導(dǎo)致零件被破壞。穴蝕通常發(fā)生在柴油機缸套的外壁、水輪機葉片、水泵零件及液壓泵處等，其現(xiàn)象比較復(fù)雜，是由于機械與化學(xué)物質(zhì)和電化學(xué)反應(yīng)共同產(chǎn)生的結(jié)果，簡單的說就是當(dāng)液體中含有雜質(zhì)或磨料時就會出現(xiàn)這種狀況，而且其腐蝕速度會很快。
2、斷裂
斷裂是零件在機械力、熱、磁、聲響、腐蝕等單獨或聯(lián)合作用下，發(fā)生局部開裂或分成幾部分的現(xiàn)象。斷裂是零件破壞的重要原因致意，它是金屬材料在不同情況下，當(dāng)局部裂紋發(fā)展到零件裂縫尺寸時，剩余截面所承受的外載荷超過其強度極限而導(dǎo)致的完全斷裂。斷裂是零件使用過程中的一種最危險的破壞形式。斷裂往往會造成重大事故，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
3、灰塵磨損
發(fā)動機在燃燒時，需要吸入空氣，空氣中的灰塵也會被吸入，再好的空氣濾清器，多少總有點灰塵會進入發(fā)動機里面。就算有潤滑劑，這種灰塵顆粒磨損也不會被消除，這個現(xiàn)象風(fēng)沙大的地區(qū)更為嚴(yán)重。
4、銹蝕磨損
發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)后，從高溫冷卻到低溫，在這個溫度變化過程中會使發(fā)動機內(nèi)部產(chǎn)生積水，會嚴(yán)重腐蝕金屬部件。
5、冷啟動磨損
發(fā)動機磨損大部分是由冷啟動導(dǎo)致的，冷啟動汽車發(fā)動機停轉(zhuǎn)四個小時后，所有在摩擦界面上的潤滑油都將回流到潤滑油箱中。此時油泵還來不及將潤滑油打到各部位。短時間內(nèi)會產(chǎn)生周期性潤滑喪失的干摩擦，從而造成發(fā)動機嚴(yán)重異常的強磨損，這種強磨損是潤滑油無法解決的。
6、正常磨損
凡是部件之間有接觸的，難免就會有磨損。這個也是經(jīng)常需要換機油的一個原因，這樣才能維持發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。
發(fā)動機磨損曲線圖
二、磨合階段區(qū)分
1、磨合期磨損
新發(fā)動機（或大修發(fā)動機）磨合磨損階段。此期間由于新配合的機件表面具有一定的平面度，配合面磨損較快，一般稱之為磨合期磨損。
零件磨合期由于零件表面粗糙度的存在，在配合初期，其實際基礎(chǔ)面積較小，壓力極高，所以初期磨損較大。但隨著運行時間的增加，配合得到相應(yīng)改善，磨損量的增長速度開始減慢。正常工作期，零件已經(jīng)過了初期磨合階段，零件表面質(zhì)量、配合特性均達到較好的階段，磨損較小。
磨損與故障率曲線圖
2、自然磨損階段
柴油機工作時，許多零件在一定的負(fù)荷下以很高的速度相對滑動或轉(zhuǎn)動，如活塞與缸套、曲軸與軸承等。這些零件的表面雖然有不同程度的潤滑，但隨著工作時間的增加，相互接觸的表面必然由于磨擦而產(chǎn)生磨損，逐漸破壞了原來的尺寸和幾何形狀。這種正常的磨損常稱之為“自然磨損”，實際上是不可避免的。
3、崩潰磨損期
這個階段的發(fā)動機是因為自然磨損階段已經(jīng)到了極限，部件間隙增大，同時潤滑條件也變差了，磨損速度急劇增長，零件精度喪失，發(fā)生噪音和振動，部件摩擦溫度迅速升高，說明零件即將喪失工作能力，直至損壞，此期間稱為配合件的修理間隔期或修理期，也稱崩潰磨損期。
三、磨粒的形態(tài)學(xué)特征分析
研究磨損問題時，磨粒是重要的依據(jù)之一，它是揭示摩擦學(xué)表面的磨損機理，監(jiān)測磨損過程以及診斷磨損失效類型的最為直接的信息元.。根據(jù)磨粒特征推斷出摩擦學(xué)表面發(fā)生的磨損過程及其失效類型，正是基于磨粒分析進行故障診斷的基本原理。
對于各種機械設(shè)備，其工作原理雖有所不同，但是其零部件之間的磨損模式都可歸結(jié)為表1所示，相應(yīng)地，同類磨損故障機理所產(chǎn)生的磨損微粒也具有相似的形態(tài)特征。根據(jù)機械設(shè)備的磨損模式、磨損故障機理以及磨粒的形態(tài)特征不同，可以將磨損故障產(chǎn)生的磨粒劃分為7大類：輕微粘著磨屑、嚴(yán)重粘著磨屑、切削磨粒、疲勞剝塊、層狀磨粒、球狀磨粒以及氧化物磨粒.
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