第二節(jié) 氣缸套的檢修

1、第二節(jié) 氣缸套的檢修氣缸套是柴油機(jī)重要而又易于損壞的零件。氣缸套上部?jī)?nèi)表面是燃燒窒的組成部分，直接受到燃?xì)獾母邷?、高壓和腐蝕作用，與活塞組件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使其承受側(cè)推力和強(qiáng)烈地摩擦，氣缸套外圓表面與氣缸體內(nèi)壁組成冷卻水腔，受到穴蝕和電化學(xué)腐蝕作用。常見的氣缸套損壞形式有：內(nèi)圓表面的磨損、腐蝕、裂紋和拉缸；外圓表面的穴蝕和裂紋。根據(jù)中國(guó)船級(jí)社對(duì)營(yíng)運(yùn)船舶保持船級(jí)的特別檢驗(yàn)要求，對(duì)船舶主、副柴油機(jī)氣缸套進(jìn)行打開檢驗(yàn)；柴油機(jī)說(shuō)明書維修保養(yǎng)大綱要求8000h對(duì)氣缸套進(jìn)行一次檢修，此外每當(dāng)?shù)醺讜r(shí)均應(yīng)檢測(cè)氣缸套的損壞情況。一、氣缸套磨損檢修 新造氣缸套內(nèi)孔具有一定的尺寸精度、幾何形狀精度和粗糙度等級(jí)。一般幾何形

2、狀的加工誤差，如圓度誤差和圓柱度誤差應(yīng)在0.0150.045mm以內(nèi)，粗糙度在Ra 0.4Ra 1.6m之內(nèi)。氣缸套安裝到氣缸體上后幾何形狀誤差增大，圓度誤差和圓柱度誤差應(yīng)控制在0.05mm以內(nèi)。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)部件在缸套內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)使缸套內(nèi)圓表面產(chǎn)生不均勻磨損，壁厚減薄，圓度誤差和圓柱度誤差大大增加。通常，當(dāng)缸套磨損量超過(guò)(0.4%0.8%)D (D為缸徑)時(shí)，燃燒窒就失去密封性。所以，氣缸套過(guò)度磨損會(huì)使其工作性能變壞，柴油機(jī)功率下降和導(dǎo)致其他零件的損壞。輪機(jī)員應(yīng)該依照說(shuō)明書的要求和柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況對(duì)氣缸套磨損進(jìn)行檢測(cè)，掌握和控制氣缸套磨損狀況，防止發(fā)生過(guò)度磨損。氣缸套內(nèi)孔磨損標(biāo)準(zhǔn)如表

3、8-2所示。大型低速柴油機(jī)鑄鐵氣缸套的正常磨損率應(yīng)小于0.1mm/kh，鍍鉻氣缸套正常磨損率在0.010.03mm/kh范圍之內(nèi)。CB/T 3503-93 表8-2 氣缸套內(nèi)孔磨損極限（mm）氣缸套內(nèi)徑內(nèi)徑增量圓度、圓柱度85-2000.600.10>200-3001.000.15>300-4001.500.23>400-5002.000.28>500-6003.000.35>600-7004.000.45>700-8005.000.60>800-9005.700.65>900-10006.400.70>1000-11006.800.75

4、(一)氣缸套內(nèi)圓表面磨損測(cè)量目前，無(wú)論是在船上還是在船廠檢測(cè)氣缸套內(nèi)圓表面的磨損情況均是利用一般的量具，如內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑百分表或隨機(jī)專用內(nèi)徑百分表。通過(guò)測(cè)量缸徑和計(jì)算圓度誤差、圓柱度誤差或內(nèi)徑增量，磨損率并與說(shuō)明書或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，最后作出能否繼續(xù)使用的判斷。測(cè)量方法：在使用樣板和專用內(nèi)徑千分尺測(cè)量缸套內(nèi)徑時(shí)，為使讀數(shù)準(zhǔn)確，千分尺的一端插在樣板孔內(nèi)，另一端應(yīng)先左右移動(dòng)以最大值為起點(diǎn)再上下移動(dòng)讀取最小值。氣缸套內(nèi)孔磨損極限（mm）CB/T 3503-93氣缸套內(nèi)徑 內(nèi)徑增量 圓度、圓柱度 85-200 0.60 0.10 >200-300 1.00 0.15 >300-400 1

5、.50 0.23 >400-500 2.00 0.28 >500-600 3.00 0.35 >600-700 4.00 0.45 >700-800 5.00 0.60 >800-900 5.70 0.65 >900-1000 6.40 0.70 >1000-1100 6.80 0.75 1測(cè)量部位測(cè)量氣缸套內(nèi)徑是在沿氣缸套縱向幾個(gè)確定的測(cè)量點(diǎn)的橫截面上測(cè)量首尾方向（y-y，即平行曲軸方向）和左右方向(x-x，即垂直曲軸方向)的氣缸直徑，如圖8-4所示。中、小型四沖程筒形活塞式柴油機(jī)如無(wú)測(cè)量用的定位樣板又缺少說(shuō)明書等資料時(shí)，可參考以下四個(gè)位置進(jìn)行缸套磨

6、損測(cè)量：（1）當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置；（2）當(dāng)活塞位于行程中點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置；（3）當(dāng)活塞位于行程中點(diǎn)時(shí)，末道刮油環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置；（4）當(dāng)活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，末道刮油環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置。還可以根據(jù)氣缸套磨損規(guī)律在以下部位測(cè)量缸徑：（1）活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)的缸壁位置；（2）第一道環(huán)分別在活塞行程的10%、50%和100%的位置；（3）第一道環(huán)在距氣缸套下端510mm的位置。除上述規(guī)定點(diǎn)外，還可依氣缸套長(zhǎng)短和要求，在氣缸套上適當(dāng)部位增加測(cè)量點(diǎn)。大型二沖程柴油機(jī)氣缸套磨損測(cè)量部位一般在柴油機(jī)說(shuō)明書中有明確規(guī)定，并有隨機(jī)測(cè)量用的定位樣板。測(cè)量時(shí)，只

7、需將樣板分別安放在氣缸套的首尾方向和左右方向的位置上，依樣板上的定位孔確定的各測(cè)量截面，測(cè)量其相互垂直的兩個(gè)缸徑。圖8-5為Sulzer RTA38/48型二沖程柴油機(jī)氣缸套測(cè)量位置和定位樣板。表8-3為MAN-B&W MC/MCE型柴油機(jī)氣缸套磨損測(cè)量點(diǎn)的位置，依此可測(cè)量缸套各點(diǎn)的直徑，或依此制作測(cè)量定位板板。2測(cè)量、記錄與計(jì)算測(cè)量時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確記錄各測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，依此數(shù)據(jù)計(jì)算出各橫截面的圓度并求出最大圓度；計(jì)算出首尾、左右兩個(gè)縱截面的圓柱度并找出最大圓柱度；計(jì)算出內(nèi)徑增量；與上一次測(cè)量比較，確定兩次測(cè)量的間隔時(shí)間以便計(jì)算出這一段時(shí)間內(nèi)缸套的磨損率。將計(jì)算出的最大圓度、圓柱度或最大內(nèi)徑增量

8、與說(shuō)明書或標(biāo)準(zhǔn)比較，以確定磨損程度和修理方案。（二）氣缸套磨損的修復(fù)1輪機(jī)員自修當(dāng)氣缸套磨損后各項(xiàng)指標(biāo)均未超過(guò)說(shuō)明書或標(biāo)準(zhǔn)的要求，只是氣缸套內(nèi)圓表面有輕微拉痕或擦傷時(shí)，可在船上由輪機(jī)員自修予以修復(fù)。（1）輕微縱向拉痕 (寬0.2%D、深0.05%D數(shù)量3條，D為缸徑) 可用砂紙或油石打磨，使拉痕表面光滑后繼續(xù)使用。當(dāng)氣缸套內(nèi)圓表面縱向拉痕超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，則應(yīng)送廠采用機(jī)加工方法予以消除或減輕。（2）較輕擦傷 (深度<0.5mm) 時(shí)可采用油石、銼刀或風(fēng)砂輪等手工消除，使表面光滑后繼續(xù)使用。2造船廠修復(fù) 氣缸套產(chǎn)生較大拉痕、擦傷、磨臺(tái)和過(guò)度磨損時(shí)應(yīng)拆下氣缸套送船廠修復(fù)，主要方法有：（1）鏜缸

9、修復(fù) 氣缸套內(nèi)圓表面產(chǎn)生較大拉痕、擦傷和磨臺(tái)，或者氣缸套的圓度、圓柱度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，但內(nèi)徑增量尚符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用機(jī)械加工(即鏜缸)方法消除表面損傷和幾何形狀誤差但鏜缸后的內(nèi)徑增量仍應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。（2）修理尺寸法 當(dāng)氣缸套內(nèi)徑增量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在保證氣缸套壁厚強(qiáng)度的前提下進(jìn)行鏜缸，消除氣缸套內(nèi)圓表面的幾何形狀誤差和拉痕、擦傷、磨臺(tái)等損傷，再依鏜缸后的缸徑配制新活塞組件，以恢復(fù)氣缸套與活塞之間的配合間隙。（3）恢復(fù)尺寸法 當(dāng)氣缸套內(nèi)徑增量超標(biāo)時(shí)，先鏜缸消除氣缸套內(nèi)圓表面的幾何形狀誤差和表面損傷，再根據(jù)氣缸套壁厚要求增加的厚度可選用鍍鉻、鍍鐵或鍍鐵加鍍鉻的工藝，也可采用噴涂工藝，恢復(fù)氣缸套原有的直徑和與活

10、塞之間的配合間隙。氣缸套修復(fù)后裝機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)前必須進(jìn)行磨合運(yùn)轉(zhuǎn)，按說(shuō)明書要求或視修理狀況進(jìn)行。 二、氣缸套裂紋的檢修 柴油機(jī)氣缸套裂紋損壞雖然比氣缸套過(guò)度磨損的數(shù)最少，但在大缸徑、強(qiáng)載的中、低速柴油機(jī)的氣缸套中是常見的損壞形式。氣缸套裂紋大多為熱疲勞和機(jī)械疲勞等破壞。引起疲勞裂紋的原因與氣缸套的結(jié)構(gòu)、材料、毛坯缺陷及維護(hù)管理等有關(guān)。在船上工作條件下，維護(hù)保養(yǎng)不良、管理不當(dāng)往往是產(chǎn)生裂紋的直接原因。一般來(lái)說(shuō)，氣缸套裂紋總是發(fā)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、強(qiáng)度較差和有應(yīng)力集中的部位。常見的氣缸套裂紋部位主要有：（一）氣缸套冷卻側(cè)裂紋在氣缸套外表面上部支承凸緣的根部多發(fā)生周向裂紋，嚴(yán)重時(shí)擴(kuò)展到氣缸套內(nèi)表面，即裂

11、穿，甚至整個(gè)圓周上裂紋連通，造成支承凸緣以下部分氣缸套脫落的嚴(yán)重事故。產(chǎn)生這種裂紋的原因多為設(shè)計(jì)不合理，支承力點(diǎn)布置不當(dāng)，致使氣缸套受力后在其支承凸緣根部產(chǎn)生過(guò)大的彎曲應(yīng)力，加之，凸緣根部過(guò)渡圓角太小引起應(yīng)力集中，在氣缸套凸緣根部必然產(chǎn)生裂紋。后經(jīng)過(guò)改進(jìn)，即改變支承力點(diǎn)位置，減小或消除彎曲應(yīng)力、增大凸緣根部圓角半徑和控制氣缸蓋螺栓預(yù)緊力等措施，使氣缸套產(chǎn)生此種裂紋的情況得到改善。氣缸套冷卻側(cè)因流通設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不良使冷卻水流速過(guò)高，局部過(guò)度冷卻引起過(guò)大的熱應(yīng)力，再加上流道圓根處如有應(yīng)力集中，在氣缸套冷卻側(cè)就會(huì)產(chǎn)生裂紋，并向內(nèi)圓表面擴(kuò)展，造成氣缸套內(nèi)圓表面上部產(chǎn)生縱向裂紋。此外，當(dāng)二沖程柴油機(jī)氣缸套有

12、內(nèi)鑄冷卻水管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縱向裂紋，甚至裂至內(nèi)圓表面。這是由于氣缸套鑄造時(shí)，內(nèi)鑄冷卻水管與氣缸套之間熔合不良或因冷卻水壓力波動(dòng)，也可能因冷卻水處理不佳發(fā)生腐蝕等導(dǎo)致。目前，新式二沖程柴油機(jī)的氣缸套均為鉆孔冷卻，冷卻效果好，熱應(yīng)力很小，能有效地防止裂紋的產(chǎn)生。（二）氣缸套內(nèi)圓表面裂紋二沖程柴油機(jī)氣缸套內(nèi)圓表面上部縱向裂紋或龜裂嚴(yán)重時(shí)會(huì)擴(kuò)展到冷卻側(cè)。這是由于冷卻水側(cè)結(jié)垢較厚或有死水區(qū)時(shí)，會(huì)使氣缸套局部過(guò)熱產(chǎn)生裂紋，或者由于過(guò)大的交變熱應(yīng)力引起的熱疲勞裂紋。裂紋始于氣缸套內(nèi)圓表面，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后裂穿。此外，如果燃油粘度過(guò)高或噴射壓力較大，使燃油噴射距離加長(zhǎng)，熾熱的火焰侵襲氣缸套內(nèi)圓表面造成局部過(guò)熱時(shí)，也

13、會(huì)使氣缸套內(nèi)圓表面上部產(chǎn)生裂紋。氣缸套排氣口附近的裂紋是由于排氣溫度過(guò)高，排氣口附近金屬過(guò)熱所致。此外，拉缸會(huì)使內(nèi)圓表面產(chǎn)生縱向裂紋和氣口處產(chǎn)生裂紋。（三）氣缸套裂紋的修理 航行中氣缸套內(nèi)表面產(chǎn)生有一定間隔的少量縱向裂紋的，可采用波浪鍵和密封螺絲扣合法修理，效果較好。例如某輪主柴油機(jī)2號(hào)缸的氣缸套內(nèi)圓表面產(chǎn)生2條長(zhǎng)約260mm的縱向裂紋，采用此法修理后使用2年以上。當(dāng)裂紋較嚴(yán)重或己裂穿時(shí)，則應(yīng)換新氣缸套。航行中氣缸套裂紋嚴(yán)重又無(wú)備件時(shí)，采用封缸措施實(shí)行減缸航行。三、拉缸 拉缸是柴油機(jī)活塞組件與氣缸套配合工作表面相互劇烈作用(產(chǎn)生干摩擦)，在工作表面上產(chǎn)生過(guò)度磨損、拉毛、劃痕、擦傷、裂紋或咬死的

14、現(xiàn)象，拉缸是在有潤(rùn)滑條件下產(chǎn)生的不同程度的粘著磨損。拉缸輕時(shí)，使氣缸套、活塞組件受損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成咬缸的惡性機(jī)損事故。近年來(lái)，隨著柴油機(jī)增壓壓力和單缸功率的提高，氣缸套和活塞組件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷增加，再加上柴油機(jī)燃用高粘度劣質(zhì)燃油等使拉缸事故更易發(fā)生。（一）拉缸的主要癥狀（1）柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音不正常，發(fā)出"吭吭"聲或"嗒嗒"聲；（2）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降乃至自動(dòng)停車因?yàn)闅飧變?nèi)摩擦功大增；（3）曲柄箱或掃氣箱冒煙或著火由于缸套和活塞組件溫度升高，使曲柄箱或掃氣箱空間加熱，油或積油蒸發(fā)成油氣，當(dāng)活塞環(huán)粘著或斷環(huán)失落時(shí)使燃?xì)庑孤┮灾轮?；?）排煙溫度、冷卻水溫度和

15、潤(rùn)滑油溫度均顯著升高；（5）吊缸檢查可以發(fā)現(xiàn)氣缸套和活塞環(huán)、活塞工作表面呈藍(lán)色或暗紅色，有縱向拉痕；氣缸套、活塞環(huán)，甚至活塞裙異常磨損，磨損量和磨損率很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常值。（二）柴油機(jī)拉缸種類一般柴油機(jī)拉缸事故多發(fā)生在運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨合階段和長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)以后。根據(jù)拉缸發(fā)生的時(shí)間和損傷特點(diǎn)分為以下兩類：1柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨合拉缸這種拉缸事故發(fā)生在新造或修理后的柴油機(jī)磨合階段，損傷部位在氣缸套和活塞環(huán)工作表面，嚴(yán)重時(shí)波及活塞裙外表面。2柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的拉缸這種拉缸事故發(fā)生在柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間(數(shù)千小時(shí))以后，拉缸使活塞裙外表面燒傷、磨損和氣缸套內(nèi)上止點(diǎn)附近壁面嚴(yán)重磨損及氣口筋部裂紋。鑄鐵氣缸套與鋁合金活

16、塞發(fā)生拉缸時(shí)，可使活塞材料熔化并與氣缸套表面焊接。3拉缸的工藝原因柴油機(jī)拉缸事故的根本原因是氣缸套與活塞環(huán)工作表面間的油膜變薄或遭到破壞所致。當(dāng)油膜變薄或局部破壞失去油膜時(shí)，使氣缸套和活塞環(huán)配合表面的金屬直接接觸，發(fā)生粘著磨損，進(jìn)一步發(fā)展和惡化即形成嚴(yán)重的拉缸事故。使?jié)櫥湍ぷ儽『推茐牡囊蛩剌^多，除潤(rùn)滑油品質(zhì)不佳、供油不足或中斷、氣缸套冷卻不良缸壁過(guò)熱、超負(fù)荷等因素外，柴油機(jī)制造與安裝精度和使用中的精度降低也是不容忽視的重要原因。所以，還應(yīng)從工藝上分析產(chǎn)生拉缸的原因。（1）氣缸套與活塞環(huán)工作表面的粗糙度不合適容易引起運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨合拉缸 氣缸套和活塞環(huán)的表面粗糙度對(duì)磨合過(guò)程有很大影響。表面初始粗

17、糙度等級(jí)過(guò)低，表面太粗糙難以在較短的時(shí)間內(nèi)完成良好的磨合；若表面初始粗糙度等級(jí)過(guò)高，表面太光潔，難以存油而使金屬直接接觸，造成粘著磨損。新造或經(jīng)修理的氣缸套內(nèi)表面粗糙度應(yīng)符合下列要求：高速柴油機(jī)     不超過(guò)Ra 0.8µm中速柴油機(jī)     不超過(guò)Ra 1.6µm低速柴油機(jī)     不超過(guò)Ra 3.2µm（2）活塞運(yùn)動(dòng)裝置對(duì)中不良引起拉缸新造柴油機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)裝置與氣缸套對(duì)中性差，即安裝精度低，或者由于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)使導(dǎo)板、滑塊、軸承等磨損破壞了活塞運(yùn)

18、動(dòng)部件在氣缸中的正確位置，致使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)和敲擊氣缸，油膜被破壞導(dǎo)致拉缸事故。例如某油輪主機(jī)修理后試車時(shí)發(fā)生第一、五缸拉缸事故，起因是活塞運(yùn)動(dòng)裝置對(duì)中不良。表8-4示出第一、五缸活塞與氣缸套間隙測(cè)量值。分析數(shù)據(jù)可以看出，該筒狀活塞式柴油機(jī)的第一、五缸首尾方向上出現(xiàn)零值，表明活塞在氣缸中向首端傾斜。表8-4 活塞與氣缸套間隙（mm）缸號(hào)第一缸第五缸測(cè)量部位首尾首尾上止點(diǎn)上0.510.830.460.91下0.2000.310下止點(diǎn)上0.460.890.510.84下0.200.020.280   活塞與氣缸之間的配合間隙反映二者的對(duì)中情況，配合間

19、隙過(guò)大、過(guò)小或分配不均都會(huì)導(dǎo)致拉缸。間隙過(guò)大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生燃?xì)庀赂Z，破壞油膜；間隙過(guò)小，金屬直接接觸甚至粘著，當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生拉缸；間隙分布不均，活塞運(yùn)動(dòng)部件在缸中傾斜，往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)敲缸，破壞油膜，產(chǎn)生拉缸。（三）防止拉缸的工藝措施1保證活塞運(yùn)動(dòng)裝置良好的對(duì)中性 新機(jī)在船上安裝時(shí)應(yīng)保證安裝質(zhì)量，保證活塞運(yùn)動(dòng)部件與固定件之間要求的配合間隙符合說(shuō)明書或規(guī)范要求，從而使其具有良好的對(duì)中性。運(yùn)轉(zhuǎn)中的柴油機(jī)應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)管理，減少導(dǎo)板、軸承等的磨損，加強(qiáng)定期檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)失中現(xiàn)象，防止由于對(duì)中不良導(dǎo)致拉缸。2氣缸套內(nèi)圓表面采用波紋加工或珩磨加工采用波紋加工或珩磨加工氣缸套，不僅使其內(nèi)圓表面具有合適的粗糙度，