發動機氣缸墊燒損和壓縮機漏氣是經常發生的故障。氣缸墊燒損後會使發動機的工作狀況嚴重惡化,以至不能工作,還有可能造成某些相關零部件或部位的損傷;在發動機的壓縮和作功行程中,必須保證活塞上部空間的密封完好,不得漏氣。
結合氣缸墊燒損後和壓縮系漏氣時出現的征兆現象,分析判斷緻使故障征象發生的原因,指出防止故障産生和有效排除故障的操作方法。
一、氣缸墊沖壞了後的故障表現
由于氣缸墊燒損的位置不同,所表現出的故障征兆也各不一樣:
1、相鄰兩缸之間竄氣
在不打開減壓的前提下,搖轉曲軸,感覺到兩個缸的壓力都不夠足,啟動發動機工作時有冒黑煙的現象,發動機轉速明顯下降,顯現功率不足。
2、氣缸蓋漏氣
被壓縮的高壓氣體竄入氣缸蓋螺栓孔或由缸蓋和機體的結合面處洩漏出。漏氣處顯現有淡黃色的泡沫存在,漏氣嚴重時會發出“毗毗”的響聲,有時還會伴有漏水或漏油,拆卸檢查時可以看到所對應的氣缸蓋平面處和其附近的缸蓋螺栓孔處有明顯的積碳。
3、氣體機油油道中
高壓氣體竄入發動機機體與氣缸蓋相通的潤滑機油油道中。油底殼機油溫度在發動機運行時一直偏高,機油粘度變稀、壓力降低、變質快,送往氣缸蓋上部潤滑配氣機構的機油中明顯帶有氣泡。
4、高壓氣體竄入冷卻水套
在發動機冷卻水溫度低于50℃時,打開水箱蓋,可以看到水箱中有較明顯的氣泡上升冒出,同時伴有大量的熱氣從水箱口散發出,随着發動機溫度的逐漸升高,從水箱口散發出的熱氣也陸續增多。在此情況下,若把水箱溢水管堵住,給水箱加滿水至蓋口處,便會看到氣泡上冒的現象更加明顯,嚴重時還将會出現如同沸騰的現象。
5、發動機氣缸與冷卻水套或潤滑油通道竄通
會在水箱内冷卻水的上表面飄浮有黃黑色的機油泡沫或油底殼内機油中明顯有水,當這兩種竄氣現象嚴重時,會使排氣中帶有水或機油。
二、氣缸墊沖壞了的原因分析
1、氣缸蓋螺栓、螺母的拉長或松動
由于氣缸蓋和發動機機體接合面的擠壓變形,氣缸墊的壓縮變形,高壓氣體的壓力對氣缸蓋螺栓、螺母引起的偶然過載,氣缸蓋螺栓擰入深度不夠,螺紋表面的微觀不平度被壓平以及由于扭矩過大造成螺栓出現縮頸等,都能造成氣缸蓋螺栓螺母的拉長或松動,因而緻使氣缸蓋與發動機機體結合面壓力不足和各處壓力不均等,導緻高溫高壓氣體從局部壓力較小的部位竄出而燒壞氣缸墊。
2、氣缸蓋和發動機機體接合面變形
這兩個接合面若變形,就不能保證氣缸墊被均勻壓緊,因而造成漏氣緻使氣缸墊燒損,這也是引起氣缸墊燒損的主要原因。
3、安裝不符合技術要求
安裝時,氣缸墊接合面不幹淨,擰緊氣缸蓋螺栓螺母時順序不對,扭矩不夠大或不均勻,各氣缸套上端面高出發動機機體上平面的尺寸不夠或不等,造成漏氣而燒損氣缸墊。
4、動機過熱
發動機冷卻系工作不正常,供油時間過晚,長期超負荷工作等都會造成發動機過熱,特别是在氣缸蓋的進排氣門座口與渦流室通道出口之間的部位溫度更高,由于高溫的作用,使氣缸墊失去了原有的彈性而變脆,最後被燒損。
5、氣缸墊本身的質量不合格
如薄厚不均,卷口不平整,彈性不足,材料不好,表面不平整等,或拆裝中不注意使氣缸墊受到損傷,都容易造成氣缸墊燒損。
氣缸墊燒損檢測方法
用氣缸壓力表檢測發動機相鄰兩缸的壓縮壓力,如果都很低,通常是氣缸墊密封不良。再做如下具體的檢測:
1、用橡膠軟管檢測氣缸墊密封性
啟動發動機,将一橡膠軟管一端靠近耳朵,另一端沿着可能密封不良的缸蓋與缸體連接處查找,如氣缸墊密封不良,可在洩漏處清晰地聽到洩氣聲。
2、通過看散熱器水花檢測氣缸墊密封性
打開散熱器蓋,發動機保持怠速運轉,觀察散熱器冷卻液加注口,迅速将加速踏闆踩到底,突然加速時如有水泡不斷從冷卻液中湧出,說明氣缸墊密封不良。氣泡越多漏氣越嚴重。嚴重時怠速狀态下散熱器口會翻水花。
3、用尾氣分析儀檢測氣缸墊密封性
某些發動機散熱器冷卻液加注口在鐵闆下面,無法查看氣泡。可打開散熱器蓋,将尾氣分析儀的測頭置于打開的散熱器蓋處,不要沾冷卻液,急加速時如能測到HC,說明氣缸墊密封不良。
4、氣缸墊漏氣會造成發動機溫度過高,功率下降,應及時更換,否則容易損壞氣缸蓋,造成氣缸蓋報廢,并造成冷卻液進入燃燒室。
三、防止氣缸墊燒損沖壞的方法
1、在安裝前應嚴格檢查氣缸蓋和發動機機體兩個接合面的翹曲度。
2、檢查各氣缸套上端面在發動機機體上平面上的凸出高度是否夠高、均勻。
3、檢查氣缸墊的質量是否合格。
4、安裝過程中,按要求均勻擰緊螺栓螺母,并達到規定的扭矩。
5、換用新氣缸墊後,在發動機工作10~15 h後,應按規定順序和扭矩逐一檢查和擰緊氣缸蓋螺栓螺母。以後發動機每工作240~250 h,就應該檢查一次氣缸蓋螺栓螺母的緊度,松動時及時擰緊。
6、安裝前在氣缸墊的兩面塗刷上專用的石墨膏,塗層厚度在0.03~0. 05 mm之間,用以增加貼合的嚴密性,同時有利于下次氣缸蓋和氣缸墊的拆卸。在氣缸墊的兩面塗一薄層黃油也可以增加安裝後的嚴密性,但不宜經過較長時間的工作,否則會造成氣缸墊與接合面之間緊密粘合,拆卸時容易損壞。
7、在氣缸墊經常發生燒損的部位均勻墊上一薄層石棉線或加一塊形狀适宜的厚度小于或等于0.2 mm的薄銅皮,使所墊的部位接合更緊密,用以防止氣缸墊燒損。
氣缸墊燒損的預防
1、拆卸氣缸蓋時應在冷機狀态下進行,嚴禁熱機拆卸,以防缸蓋翹曲變形。拆卸時應從兩邊向中間對稱分多次逐漸松開。若氣缸蓋與缸體結合牢固取下困難時,嚴禁用金屬物敲擊氣缸蓋或用尖銳硬器楔入縫口硬撬,以防劃傷缸體與缸蓋接合面或損傷氣缸墊。
2、安裝氣缸墊時,首先要檢查缸蓋、機體平面是否平直或翹曲。檢查方法:用一根比缸蓋長的直尺,分别放在機體和缸蓋的平面上,用厚薄規測量,看是否符合規定。否則,應磨光修平。
3、選用的氣缸墊必須與原缸的規格相同,表面應平整,不得破損、皺折或老化變硬,也不能過厚或過薄,安裝時應使有卷口的一邊朝向氣缸蓋。對一些高強化,大功率增壓型進口柴油機,所使用的純金屬氣缸墊,安裝時有記号(如TOP或UP)一面應朝向氣缸蓋(不得用普通型缸墊代替),且缸口、油道口以及水孔處的彈性凸筋必須完好。
1 汽缸墊本身質量有問題
農用柴油機汽缸墊大多用銅皮包石棉結構汽缸墊。内部用碎銅絲或鋼屑加強的石棉闆,上下兩面複以銅皮,燃燒室孔和水孔周圍用銅皮卷邊。汽缸墊必須滿足以下要求:
1
具有優良的密封性能。要求汽缸墊中的石棉闆材層間粘結牢固,并具有足夠的柔性。在壓力下可以變形,以補償結合面的不平度誤差,堵塞氣體、水、油的洩漏通道。
2
具有高的耐熱性能。汽缸墊與高溫高壓燃氣直接接觸,不得屈服變形而移動,否則就不能保證壓緊,繼而會造成大量漏氣,最後将汽缸墊燒損。
3
在工作中應具有足夠的彈性。柴油機在工作過程中,汽缸蓋螺栓在爆發壓力作用下,處于交變動載狀态。當汽缸中的燃氣爆發時,汽缸蓋螺栓上承受的拉力突然增加,使作用在汽缸墊上的壓緊力随之發生變化。壓緊力損失大是造成漏氣的主要原因之一。因此不僅要求在靜載時有高的壓緊應力,并在動态時仍能保持足夠的壓緊應力,而且經過長期使用,這兩種壓緊應力都不降低,這要求汽缸墊必須具有足夠的彈性。
4
汽缸墊的厚度要均勻。以某型柴油機用的1. 5 mm厚的汽缸墊為例,不均勻度一般不得大于0. 15 mm,最大不超過0. 2 mm。各水孔的位置偏移不大于0. 4 mm。
5
石棉闆表面應光滑。不允許有分層、軟化、裂紋及外來夾雜物整個石棉闆面上的纖維應分布均勻。所有銅皮包圈周圍應平整而不許有裂紋。
2 汽缸墊拆裝方法問題
1
各種機型柴油機汽缸蓋螺栓的扭緊力矩都有一定的要求但是,有的機修工喜歡将螺栓擰得過緊,随意加大汽缸蓋螺栓的扭緊力矩,因為擰得越緊就越不會漏氣。實際适得其反。因為這樣拆裝幾次後,往往會造成汽缸體部的螺栓孔周圍被拉得凸起,以及汽缸體平面翹曲。。這時再怎麼擰緊汽缸蓋螺栓,汽缸墊還是壓不緊,而出現漏水、漏氣。
2
汽缸蓋螺栓未擰緊,或擰緊順序不止确;扭矩不一緻,不能保證氣縫的良好密封,在高溫高壓和強烈振動下,氣體竄出一而燒蝕汽缸墊。擰緊汽缸蓋螺栓的方法,對單缸柴油機應分2~3次對角線交叉擰緊汽缸蓋螺母。對于多缸柴油機安裝汽缸蓋時,擰緊汽缸蓋螺母應從中間向兩邊。拆卸時,從兩邊向中間,分2~3次按對角線方向均勻擰緊即可:擰緊時,第一次的扭力先把汽缸蓋壓平,然後漸漸擰緊,扭力力求一緻。當螺母最後一次擰緊時,應用專用扭力扳手進行,以保證螺母的扭力達到規定數值。
3
安裝汽缸墊時,要求翻邊的一面應該面向汽缸蓋,光滑的一面應面向汽缸體。另外,在安裝過程中不應在汽缸墊兩面塗以黃油之類的潤滑劑。因為這将使汽缸蓋經長期工作後與汽缸體的貼合面粘結得很牢,拆卸困難造成損壞。通常有些使用者一旦發現汽缸墊出現漏水、漏氣等故障時,就認為不能再正常使用而想調換新的。實際上此時的部分汽缸墊并沒有破損,可将汽缸墊在火焰上均勻地烤一下,加熱後石棉闆膨脹複原,裝到柴油機後就不再漏氣了。這種簡易修理方法可反複多次使用,以延長汽缸墊使用壽命。
3 汽缸蓋變形翹曲
汽缸蓋在使用中如長期在高溫冷卻作用不良的情況下工作,或汽缸蓋發現裂紋等故障後因進行焊修的方法不對等原因,均可使汽缸蓋平面變形翹曲,造成汽缸體和汽缸蓋平面接觸不良,導緻汽缸墊無法均勻壓緊而漏水漏氣。因此在使用中必須适時地檢查汽缸蓋的不平度及其表面狀态。通常情況下,汽缸蓋下端面不平度在平闆上或用鋼直尺厚薄規檢查時,最大不超過0. 15~0. 20 mm。若大于此數值,必須用磨床進行平面磨削。也可采取鉗工刮研的方法加以修複。
4 汽缸套凸出汽缸體
平面高度不夠
為保證機體與缸蓋接合面的密封可靠,缸套較機體平面應突出規定距離。過高、過低都易燒損缸墊(。缸套較機體平面突出過多,則缸蓋螺栓的擰緊力全壓在缸套台肩上,而水套及油道處缸墊沒有壓緊,水套中的熱水侵入缸墊,把缸墊沖壞燒損。缸套台肩上平面較機體上平面低或者高出很多,則缸蓋螺栓的壓力不能壓緊缸套,使缸墊不能很好的密封燃燒室,高溫氣體沖出把缸墊燒損。
汽缸套高出機體平面尺寸不夠或不一緻時,需修理或更換缸套,使其達到兩缸的高度差不大于0. 05 mm。也可在經常發生燒損的部位墊一層石棉線或加一形狀适宜的薄銅皮(厚度不能超過0. 2 mm),可使接觸面更緊密。在安裝汽缸套時,可先不裝防水膠皮圈。将汽缸套擦幹淨後放入汽缸體内,認真測量各汽缸套高出汽缸體平面的尺寸。如不合适,可将各汽缸套換位調整找平。換位後如還低,可找一個舊汽缸墊拆開,将銅皮剪成墊圈,墊在汽缸套台肩下部使其墊高。如過高,可将汽缸套台肩适當地車削去一部分,或對汽缸體台肩平面進行銑削,增加台肩深度。
總結:
發動機上的氣缸墊零部件是在經常處于高溫高壓和高速相對運動的劇烈條件下工作的,因此,氣缸墊和相關的零部件很容易燒傷和産生較快的機械磨損。為了使發動機經常處在完好的技術狀态下工作,延長其使用壽命,就必須對其進行合理的使用,正确維護保養,當發現有故障征兆時,要迅速找出産生故障的原因,研究出解決辦法後将故障予以排除。
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