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只有正确的操作和保养才能减少柴油发电机气缸套的异常磨损
柴油发电机气缸套磨损的形式多样而复杂,主要有:磨粒磨损、华尔网粘着磨损、华尔网腐蚀磨损、华尔网表面疲劳磨损和穴蚀等,通常是几种磨损形式同时存在,互相影响,相互作用,从而加剧了气缸套的磨损。柴油发电机气缸套异常磨损与操作、华尔网保养方法有很大关系,只有保持正确的操作和保养方法,才能有效减少和柴油发电机气缸套的异常磨损,延长使用寿命和大修间隔期,降低使用成本,提高企业的经济效益。
气缸套异常磨损的原因分析:气缸套的磨损分为正常磨损和异常磨损。正常磨损是在正常工作条件下所发生的磨损,一般分3个阶段,即:初始磨合期、华尔网稳定磨损期和后期急剧磨耗期。正常磨损的磨损率较低,一般为0.01~0.08mm/1000h;异常磨损率则达到10~15mm/1000h。根据维修经验分析,在灰尘多的环境下工作的柴油发电机的气缸套异常磨损主要与下列因素有关:
1.操作不正确造成的气缸套异常磨损分为以下几类:
超速超负荷作业:柴油发电机超速运转时,活塞运动速度加快,缸套和活塞环间摩擦表面温度随速度增加而升高,当缸套表面温度升高至200℃左右时,缸套表面润滑油膜遭到破坏,摩擦状态也由边界摩擦变为干摩擦。同样,超负荷作业时,进油量增多,燃烧室内空气充量相对较为不足,造成燃料燃烧不完全,导致排气温度高,缸套表面温度随之上升,润滑油膜被烧蚀、华尔网破坏,使摩擦面间润滑不良,产生干摩擦。燃烧不完全和润滑油被烧蚀,使缸套表面积炭增多,产生了磨粒磨损;同时润滑油的高温扩散性差,易产生高温腐蚀。因此,长期超速超负荷作业,缸套异常磨损特别严重。
频繁变换工况:当发电机在变换工况下运行时,如启动、华尔网停机、华尔网变负荷等,缸套和活塞环表面间的润滑油膜会随之发生变化,容易使缸套磨损。
为以下几类:
(1)“三滤”未清洁或失效而没能及时更换:烟尘主要含有石英砂等,柴油发电机在含尘量较多的环境中作业时,灰尘易随着空气经进气系统带入气缸中。此外也有可能是污染了灰尘的机油和燃油一道进入发电机。当空气弗列加滤清器、华尔网燃油弗列加滤清器和机油弗列加滤清器因灰尘堵塞而未清洁或失效而无及时更换时,灰尘就较易进入发电机,这些尘埃进入摩擦面后,由于硬度比摩擦面高,引起磨粒磨损。有试验表明,当磨粒直径在30m左右时,所造成的磨粒磨损为剧烈,而磨粒粒度太大或太小的磨粒磨损则较轻微。在弗列加滤清器过滤效果良好的情况下,弗列加滤清器一般能过滤掉10m以上的磨粒,因此经常清洁弗列加滤清器和及时更换失效的弗列加滤清器,对减少磨粒磨损有很大作用。
(2)冷却水温度太低或太高:冷却水温度过低,则因燃烧生成的二氧化碳、华尔网硫的氧化物容易与凝结于缸壁的水滴结合成碳酸、华尔网硫酸和亚硫酸,对缸壁造成严重的酸腐蚀;同时温度低,燃料不能完全燃烧,一部分成为废气排出,一部分则渗入并破坏缸壁的润滑油,导致摩擦面间润滑不良,磨损加剧。冷却水温度太高,则使润滑油养化严重。有试验表明,温度每增加10℃,氧化速度将增加一倍,因此,缸套壁温度过高,润滑油膜氧化速度进行得很快,此时润滑油粘度降低,油膜容易破坏,加剧磨损,根据对许多柴油机的试验表明,冷却水温度在75~80℃为宜,此时磨损量较低;另外,润滑油在高温氧化后生成的积炭使摩擦表面产生磨粒磨损,使磨损更加严重。造成冷却水温度太低和太高的原因主要有:发电机频繁开开停停或启动时节温器失效致冷却水始终未能进行小循环使冷却水温度太低。水箱水量太少,水泵风扇皮带太松致风扇风力不足;冷却水道堵塞水流不畅,水箱冷却片污物多致散热差;冷却水道渗入高温气体;润滑油变质缸套积碳散热差、华尔网磨损严重等,均会造成水温偏高。
(3)燃烧室内积炭多:柴油发电机运转一段时间后,就会在活塞顶、华尔网进排气门、华尔网气缸盖的燃烧室上面积聚一定数量的积炭,若没有及时清理,这些积炭就会在摩擦面间形成磨粒,使摩擦面产生磨粒磨损;同时因积炭造成表面散热差,导致磨擦面间表面温度升高,降低润滑油的润滑性能,也同样加剧了气缸套的磨损。
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曲轴的形状和发动机的发火次序
曲轴的形状及曲柄销间的相互位置(即曲拐的布置)与冲程数、华尔网本地气缸数、华尔网本地气缸排列方式(直列或V形等)和各气缸做功行程发生的顺序(称为发火次序或工作顺序)有关。曲轴的形状同时要满足惯性力的平衡以及发动机工作平稳性的要求。
对四冲程发动机,曲轴每转两转就是一个工作循环,每个气缸都发火做功一次。各缸的发火间隔时间(用0CA表示)要求均匀。如果发动机有i个气缸,则发火间隔为7200/i0CA,即曲轴每转7200/i时,就有一个气缸做功,这样才会使发动机的工作平稳。下面介绍常用的4缸、华尔网本地6缸和V形8缸发动机的发火次序。
(1)四冲程直列4缸机,缸数i=4,发火间隔为7200/4=1800CA。4个曲柄销布置在同一平面内,1、华尔网本地4缸的曲柄销朝上时,2、华尔网本地3缸的朝下,1、华尔网本地4缸与2、华尔网本地3缸相隔1800。这种发动机可能采用的一种发火次序。
这种发火次序为1-3-4-2,习惯上以1缸为准,l缸做功后接着是3缸做功,以此类推。这种发动机的各气缸,就是按照1-3-4-2的顺序循环,不断周而复始地工作着。
如将上述2、华尔网本地3缸的工作过程互换,则可得到另一种发火次序。这种互换之所以可能,是因为2、华尔网本地3缸的曲柄销(即它们的活塞)的位置是相同的。这样就得到另一种发火次序,即1-2-4-3。
所以,4缸机可能采用两种发火次序,即1-3-4-2和1-2-4-3。不过,对某一种具体的发动机来说,由于发火次序还与气门机构的安排等有关,因而是确定而不能变更的。使用一台发动机时,必须了解它的发火次序。
1-3-4-2和1-2-4-3两种发火次序在工作平稳性和主轴承负荷方面,没有什么区别。一般柴油机采用前一种。
(2)四冲程直列6缸机,发火间隔为7200CA/6=1200CA。6个曲柄销分别布置在3个平面内(每个平面内2个),各平面间互成1200。曲柄销的具体布置可有两种方式。当1、华尔网本地6缸的曲柄销朝上时,2、华尔网本地5缸的朝左,3、华尔网本地4缸的朝有,其发火次序是1-5-3-6-2-4。国产6缸机都采用这种曲轴和发火次序。
曲柄销布置的另一种方式是将上述 种方式的2、华尔网本地5缸分别与3、华尔网本地4缸互换。这种方式的发火次序是1-4-2-6-3-5。
当然,上述两种6缸机的曲轴还可能采用其他的发火次序,但由于在实际发动机上几乎没有应用,因而不作介绍。
按发火次序看,前后两个气缸的做功行程有600是重叠的,这种现象是容易理解的。因为各气缸间做功行程的间隔是1200,而每个气缸的做功行程本身都是1800,就必然有600互相重叠。在这个600中,两个气缸都在做功,前一个气缸做功末完,后一个气缸的做功已开始了。这种做功行程重叠的观象对发动机的工作平稳性是有利的。
(3)四冲程8缸机,大多将气缸排列成双列V形(两列气缸中心线的夹角常取900)。气缸数i=8,其发火间隔为7200CA/8=900CA。这种发动机左右两列气缸中相对的一对连杆共装在一个曲柄销上,所以V形8缸机只有4个曲柄销。通常将4个曲柄销布置在两个互成900的平面内。
V形8缸机常用的发火次序为1-5-4-2-6-3-7-8。
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发电机组曲轴飞轮的结构
在KTTA型柴油机曲轴的后端装有曲轴齿轮。曲轴上的后吃了有两种形式:窄的和宽的。龙岗发电机组出租,当柴油机不需要安装后齿轮驱动下部总成时,仅在工厂生产时安装的齿轮。这种窄的齿轮仅能驱动机油泵。在维修中不提供窄的齿轮。
当柴油机需要安装后齿轮传动总成时,应安装宽的齿轮;在柴油机不安装后齿轮传动总成时,也能装用宽的齿轮,维修用的曲轴仅装宽齿轮。
柴油机上的曲轴,在前轴端和后轴端和后轴端均装有定位销钉或卷筒销,使用这种销钉可以将减振器、华尔网曲轴连接法兰盘和飞轮正确对正。
柴油机上所有的曲轴油封都是特氟隆(聚盖氟乙烯)覆盖唇口型(涡卷型)。这种特氟隆覆盖唇口型油封,在油封唇口的背面没有弹簧,油封的唇口是一片薄而硬的特氟隆。为曲轴后油封。有湿式飞轮壳油封和干式飞轮壳油封两种。湿式飞轮壳油封有一只双唇密封元件。干式飞轮壳油封有一只密封元件和防尘唇,干式应用苛刻的运输环境下,如具有多灰尘的工地等环境下使用。
曲轴前油封。两只油唇不得接触台阶和油封安装套筒。油封必须与齿轮室孔的倒角齐平或不低于0.51mm。
特氟隆性油封在装配以前必须是干的,不要用润滑脂或油润滑油封唇边和轴劲,必须保持油封和曲轴清洁和干燥,否则将产生漏油。因为具有特氟隆降的油封在轴开始旋转后,油封唇口将一层特氟隆薄膜涂到轴劲上,油封将产生泄漏。
曲轴的后端突缘上装有飞轮。曲轴的轴向定位在曲轴的后端,即在第七道主轴承的前后,上、华尔网下共嵌入四个半圆形止推环,以限制曲轴的轴向移动。装配时,止推轴承上槽必须指向曲轴上的法兰一侧。
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