机体、气缸套和主轴承的主要功能

发布时间：2021-08-05 浏览次数：559

马建伟

（汾西矿业新能源公司）

一、机体

机体采用灰铸铁制成，可分上下两部分。

其上半部为气缸体部分，设有12个气缸套座孔，气缸套通过缸套密封圈装入座孔内，并与座孔内腔构成密闭的冷却水腔（水套），冷却水沿水道分别进入各缸水套内，从水套下方流向上方，然后经机体上端串水管流入气缸盖冷却水腔。（气缸套顶端安装气缸盖，两结合面处装有气缸盖垫片，并通过气缸盖螺栓将其固定在机体上）。

机体的下半部为曲轴箱，其主要功用是支承曲轴，承受曲柄连杆机构及其他机构传来的力和力矩，并作为发动机的支承。

机体内还布置有凸轮轴座孔、摇臂轴座孔，以及冷却、润滑通道等。

二、气缸套

1、气缸套的功用

1）与气缸盖、活塞形成气体压缩、燃烧、膨胀的空间，以实现发动机的工作循环过程；

2）对活塞往复运动起导向作用；

3）通过其向冷却水传递部分热量，以保证活塞和气缸套本身在高温、高压下保持正常工作。

（气缸套是发动机Z易损坏的零件之一，原因是在发动机工作时，气缸套内表面直接与高温、高压的燃气接触，同时还受到进气过程冷空气和外表面冷却水的低温作用，同时承受着很大的机械应力和热应力的作用。此外，在润滑条件不良的情况下，活塞沿其内表面高速运动，使其承受着强烈的磨损作用。燃气对其表面还会产生化学腐蚀，冷却水还对其外表面产生穴蚀作用，使其工作条件更加恶劣。）

2、气缸套的使用要求

1）严禁发动机在非正常冷却状况下运行（如缺水、水温过高、过低等）。使用合格的冷却水，冷却水中加入适量的防锈乳化液，以防止出现严重水垢及穴蚀现象；

2）保证进气的清洁，防止砂尘及有害化学物质进入气缸内，以免造成气缸严重磨损或腐蚀现象；

3）要避免低温下启动和长时间怠速运行；

4）做好新机和大修机的初期磨合过程。

（所谓磨合过程就是使发动机空载、低速及部分载荷工部下运行一定时间，使气缸套与活塞环之间相互“配研”，以消除表面微观不平度，并逐渐形成有利于建立油膜的油楔形，改善润滑条件。）

3、气缸套常见故障

1）气缸套严重磨损

指磨损量超出维持正常工作允许的Z大值的状况。其表现有：

①气缸内压缩压力降低，功率明显下降。盘车时感到比平时轻快，且曲轴箱处有“嘶！嘶！”的漏气声；

②工作时，呼吸器处排烟量增多；

③机油消耗量明显增加。

造成气缸套严重磨损的原因有：

①长时间运行，磨损量逐渐扩大，使之超出规定的磨损范围；

②由于机油和燃气中含有杂质燃烧后产生固体微粒、金属零件表面摩擦而擦落的金属粉末以及随空气进入气缸内的尘埃等，均促使缸套磨损加剧（称磨料磨损）；

③由于燃气和机油中含有腐蚀性物质如硫化物等，燃烧后形成腐蚀性物质，对缸套产生化学腐蚀作用，使得磨损加剧（称腐蚀磨损）。

2、拉缸现象

指在气缸套内壁上，沿活塞移动方向，出现一些深浅不同的沟纹。

拉缸现象的表现与气缸套严重磨损时的表现大致相同，有时其异常情况更急剧，更明显。在出现拉缸现象初期，转速自动逐渐降低，功率下降，呼吸器排烟明显增多，机油温度明显升高。如不及时采取措施，继续发展下去，就会自动停车，甚至造成“咬缸”现象，引起活塞拉断，连杆顶弯等重大事故。

造成拉缸的原因有：

①初期磨合运转不好；

②活塞与缸套之间配合间隙过小，活塞环切口间隙过小；

③在过低温度下启动，或工作中产生过热现象；

④气缸套磨损严重造成漏气，使气缸壁上油膜遭到破坏；

⑤空气、燃气、机油没有很好过滤，将固体颗粒带入气缸内。

3）气缸套裂纹

是指缸套局部位置上发生断裂现象。其表现有：

①轻微裂纹时，出现漏气现象，转速、功率下降；

②严重裂纹，使水套内冷却水窜入气缸内，引起排气冒白烟，甚至造成“顶缸”事故（由于水的压缩性极小，流入气缸内的水被活塞推动上移，会产生极大压力），将连杆顶弯或损坏其他零件；

③机油油面升高。当水流到油底壳内时混入机油内，使油面升高、且破坏?机油的润滑性能，而造成烧瓦事故。

造成气缸套裂纹的主要原因有：

①发动机运行过程中，冷却系统工作不正常，出现水量不足甚至断水现象而发生过热。此时，若突然加入冷水，会使缸套骤冷收缩而产生裂纹；

②长时间超负荷运行，因热负荷与机械负荷急剧增大，造成裂纹；

③在严寒地区，停机时忘记放掉冷却水，因结冰而冻裂；

④气缸套外壁因水垢、泥沙严重，使缸套各部分受热冷却不均匀而产生裂纹；

⑤气缸套安装不正确，产生歪斜，使其与气缸体间配合不良，受力不均匀而产生裂纹。

4）气缸套的穴蚀

指气缸套外壁沿连杆摆动的方向上表面出现蜂窝状清洁的孔洞，随着运行时间的增加，这些孔洞逐渐扩大、深化，致使气缸套穿透。在穴蚀穿透前，其工作过程并无异常表现。

造成气缸套穴蚀的主要原因有：由于气缸套材料本身存在着微观的小孔、裂纹、沟槽。发动机工作时，活塞高速地上下往复运动，同时连杆随之产生左右摆动，使活塞产生侧向力。由于活塞与气缸套间存在间隙，使活塞在侧向力作用下对气缸套产生撞击，造成气缸套发生高频振动，致使水套中的冷却水压力也产生很大波动。当局部位置压力降到水温的饱和蒸气压力时，溶于水的气体便以气体形式分离出来，有的气泡受震动作用被挤入气缸套外壁上微小的针孔中。当冷却水中的压力继续升高时，气泡突然爆裂，产生瞬时高温、高压，冲击着缸套外壁。上述过程反复进行，造成材料疲劳破坏，致使缸套表面金属被一粒一粒剥落下来，形成许多穴蚀孔。

解决气缸套穴蚀的主要措施有：

①减小活塞和气缸间的间隙；

②提高气缸套的刚度；

③减小缸套与气缸体间的配合间隙；

④缸套外表面进行镀铬、镀镉或喷镀陶瓷等表面处理，或涂上环氧树脂、聚酯树脂等涂料层，也可起到一定的防穴蚀作用；

⑤改善冷却状况，控制气泡的形成。

发动机在运行过程中应定期检查气缸套穴蚀状况。若发现有穴蚀现象出现，但不十分严重时（穴蚀深小于3mm），可将气缸套安装方向调转90度继续使用。若穴蚀现象严重，则应及时更换。

5）气缸套外壁覆积水垢

6）气缸套上、下密封带漏水

三、主轴承

1、主轴承的功用

主轴承的功用是支承曲轴，作为曲轴安装和运动的定位基准。

2、主轴承的构造

发动机主轴承采用悬持式结构，主要由机体曲轴箱部分、主轴承盖、主轴瓦和主轴承螺栓等组成。

主轴承盖与机体接合面处采用锯齿面定位，通过两个主轴承螺栓固定在机体主轴承座下方。主轴承螺栓以过盈配合旋入机体。每个轴承盖两端各装有一个主轴承螺栓，止推主轴承左侧（自飞轮端视）的一个主轴承螺栓为定位螺栓。

主轴承座孔内装有主轴瓦，由上、下主轴瓦构成。主轴瓦采用20高锡铝基钢复合制成，采用中间圆柱销定位。装在机体一侧的上主轴瓦的内表面中间位置处，加工有油槽，而装在主轴承盖上的下主轴瓦则没有油槽，安装时不能搞错。

共六道主轴承，根据其功能需要，分为三种不同结构。

1）止推主轴承。该轴承安装在功率输出端，其宽度尺寸比其它轴承大，相应地主轴瓦也较宽。在其轴承盖的两侧，各装有一片半圆形止推片，通过两个圆柱销直接挂在轴承盖两侧，同时，该轴承两侧还装有定位主轴承螺栓，由此构成曲轴轴向定位面。止推片用铜铅合金加工成。两止推片之间间距与曲轴功率输出端定位面之间保持0.28～0.44㎜的轴向间隙。该间隙可通过调换止推片厚度的方法进行调整。

2）自由端主轴承。在该轴承盖的下方，加工有机油泵中间齿轮座孔，内装有机油泵中间齿轮轴，用作机油泵中间齿轮的支承。

3）中间主轴承。除上述止推主轴承和自由端主轴承外，其余各道主轴承结构完全相同，其主轴瓦与自由端主轴瓦也完成一样。

3、主轴承的使用要求

①发动机启动前，应先泵油，然后盘车2-3周，检查其运转是否正常；

②发动机正常运行转时，一定要保证正常润滑，当机油压力过低时，一定要停车检查，以免因油压低，使轴承润滑不良造成损坏；

③严禁长时间超负荷运行，严防超速故障发生；

④当发生严重超速、顶缸等重大故障后，应及时拆检主轴承。

4、主轴承常见故障

1）划伤

划伤是指轴瓦摩擦表面上，沿轴的旋转方向出现较深的划痕。

造成划伤的主要原因是因较大的硬质颗粒随润滑油进入轴瓦表面所致。若机油不洁净或装配时清洗工作不彻底，机油滤清器不及时清理或失效，都会造成轴瓦划伤。

轴瓦表面划伤后，使承载面积减少，油膜建立困难或使油膜厚度减薄，沟槽两侧金属被翻卷而造成间隙减少，增加了金属间直接接触的可能，以致发生内衬层过热或疲劳破坏。因此，严重划伤的轴瓦必须及时更换。

2）擦伤

擦伤是指轴瓦表面局部区域变粗糙呈现斑痕，沿轴的旋转方向呈现密集的细划痕。

造成擦伤损坏的原因是由于瞬时缺乏润滑而产生损坏的初始阶段。当发动机出现油面过低，进油管破裂或有?量空气进入润滑油道，都可能造成润滑油瞬时断流。特别是在发动机启动?立刻加速至高速，此时尚未形成充足的油流，致使有些轴瓦得不到充分润滑而擦伤。

3）偏磨

偏磨是指在轴瓦的局部区域（如两侧边、对接平面附近、油槽附近等）呈现磨损痕迹。

造成偏磨的主要原因是由于装配不当或零件存在过大的形位误差。

4）合金层裂纹与剥落

合金层裂纹是指轴瓦合金表面出现细碎的网状裂纹，裂纹逐渐扩大向合金层深度方向发展，当裂纹发展到结合面处时便向横向发展，致使合金材料产生片状剥落。

造成合金层裂纹与剥落的主要原因是：轴瓦轻度反复擦伤损坏，使合金层承受极大的疲劳负荷作用；金属摩擦表面直接接触，使轴瓦表面温度升高，合金层疲劳强度降低；发动机超速、超负荷运行，使轴承过载；合金材料不合格，与钢背粘合质量差；轴瓦与座孔贴合不良，引起疲劳破坏。

5）严重磨损

严重磨损是指在较短的时间内轴承间隙显著增大，以致超出规定极限值。

引起严重磨损的主要原因是：启动前不预供油，启动后立即转入高速运行，使轴瓦在短时间内得不到正常润滑；油压过低，油温过高，超速、超负荷运行，都可能使油膜的厚度减小；机油不合格，含尘量过大，机油滤清器太脏或失效，都可能造成油膜破坏，导致严重磨损。

6）烧瓦

烧瓦是指轴瓦表面温度急剧增高，致使合金层熔化，严重时合金粘合在轴颈表面，产生撕裂现象。

造成烧瓦的主要原因是：较长时间内轴承缺乏润滑，使轴瓦温度急剧升高，轴瓦和轴颈表面发生膨胀变形，间隙消失，形成严重的干摩擦现象。当发动机经常长时间超负荷运行或频繁地进行启动及发生飞车事故时，均容易造成烧瓦事故。

7）气蚀

气蚀是指轴瓦中间区域、油孔、油槽附近边缘上，出现清晰的点状斑痕。严重时形成蜂窝状孔。

引起气蚀的原因是：机油中存在汽化形成的小气泡，在高压作用下，气泡爆裂，释放出冲击压力，使合金微粒疲劳剥落。使用不合格的机油，或机油中混入腐蚀性杂质时，容易引起气蚀现象。

8）腐蚀

轴瓦腐蚀是指整个轴瓦表面出现针孔状麻点或麻坑，瓦面发黑。

造成轴瓦腐蚀损坏的原因是：在机油中含有酸性等腐蚀性成分太多，与合金中的铝作用，形成表面孔穴。