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文檔簡介
1、四號黑體三號黑體船舶柴油機(jī)氣缸套的磨損及管理對策(標(biāo)題:三號黑體,可以分為1或2行居中打印,題目下空一行打印摘要)四號黑體摘要 氣缸套是船舶柴油機(jī)的重要零件之一,因其內(nèi)壁工作條件十分惡劣,很容易發(fā)生磨損,其磨損情況將直接影響氣缸套與活塞環(huán)之間的密封性能,對柴油機(jī)的啟動(dòng)、功率損耗、燃油和潤滑油的消耗、使用壽命以及排氣的顏色等都有著重大的影響。因此,正確地認(rèn)識氣缸套磨損的類型及其產(chǎn)生的機(jī)理,并采取積極的預(yù)防措施和修復(fù)工藝,對于提高船舶柴油機(jī)的整機(jī)壽命和機(jī)械設(shè)備的使用效益有十分重要的意義。本文探討了船舶柴油機(jī)氣缸套磨損的特征及形成規(guī)律,全面而系統(tǒng)地分析了船舶柴油機(jī)氣缸套磨損的類型及其產(chǎn)生的機(jī)理,并在
2、此基礎(chǔ)上,提出了在使用和保修中減少船舶柴油機(jī)氣缸套磨損的預(yù)防措施及修復(fù)工藝。摘要二字后空一格打印內(nèi)容(用小四號宋體)。摘要與關(guān)鍵詞之間空一行關(guān)鍵詞 船舶柴油機(jī);氣缸套;磨損;管理對策關(guān)鍵詞后空一格打印內(nèi)容(用小四號宋體)。兩個(gè)關(guān)鍵詞之間用“;”分開Marine Diesel Engine Cylinder Liner Wearing名詞、動(dòng)名詞首字母大寫and Management Measures英文標(biāo)題三號Aril字體(加粗),居中,下空一行打印英文摘要Abstract The cylinder liner is an important part of Marine diesel eng
3、ine, as the poor working conditions of inner wall, it is easily to wear and its wear conditions will directly impact the seal performance between the cylinder liner and piston ring,and will have a significant impact on the start , power loss, the consumption of fuel and lubricants, life and exhaust
4、gas colors of diesel engine. Therefore, the correct understanding the types and the producing mechanism of cylinder liner wear, and it has very great significance to take active preventive measures and rehabilitation process for raising the all marine diesel engine life and the use efficiency of mec
5、hanical equipment. In this paper, studying the marine diesel engine cylinder liner wear characteristics and the formation of laws, comprehensivly and systematicly analysising the types and the mechanism of the cylinder liner wear of marine diesel engine producing, and on this basis, putting forward
6、the preventive measures and rehabilitation process of reducing the marine diesel engine cylinder wear in the using and repairing.英文摘要兩字采用四號Aril字體(加粗)Abstract后空一格,摘要內(nèi)容均用小四號Arial字體。Key words Marine diesel engine;Cylinder;Wear;Management Measures關(guān)鍵詞首字母大寫目錄四號黑體,下空二行0 引言-11 氣缸套磨損的機(jī)理及種類-11.1 粘著磨損-1小四宋體,與正
7、文中目錄保持完全一致1.2 磨粒磨損-21.3 腐蝕磨損-4虛線1.4 撞擊磨損-41.5 復(fù)合磨損-62 氣缸套正常磨損規(guī)律-73 氣缸套異常磨損的特征及原因-83.1 氣缸套異常磨損的特征-83.2 氣缸套異常磨損的原因-104 防止氣缸套異常磨損的預(yù)防措施-114.1 氣缸油的選擇與注油率的確定-114.2 燃油的預(yù)處理-134.3 主機(jī)運(yùn)行時(shí)的管理-134.4 主機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)-145 氣缸套磨損的修復(fù)工藝-145.1 氣缸套正常磨損的修復(fù)-145.2 氣缸套異常磨損的修復(fù)-15結(jié)論-15致謝語-16參考文獻(xiàn)-17(章、節(jié)、小節(jié)序號后空兩格,節(jié)序號前縮進(jìn)四格,小節(jié)序號前縮進(jìn)六格)前三
8、頁頁碼用羅馬數(shù)字 頁碼垂直對齊 0 引言0后空2格,四號黑體,引言下空一行用小四宋體打印引言內(nèi)容據(jù)資料介紹:世界能源的1/31/2是以不同形式消耗在克服機(jī)械零件對偶表面相互作用的摩擦上。船舶機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),機(jī)器上具有相對運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副零件會(huì)發(fā)生配合表面的摩擦,引起磨損。對于船用柴油機(jī)來說,目前無論是二沖程的低速機(jī)還是四沖程的中速機(jī),燃油消耗率已降至163g/(kW·h)左右,熱效率達(dá)到50以上,但能量消耗在運(yùn)動(dòng)副的摩擦約占10左右。而氣缸套是船舶柴油機(jī)燃燒室部件中的主體,由于其工作條件惡劣,極易磨損,其主要失效模式為磨損,尤其是氣缸套表面的異常磨損更應(yīng)加以重視。如果氣缸套磨損超過正常標(biāo)準(zhǔn)(
9、0.40.8缸徑)時(shí),燃燒室就會(huì)失去密封性,使氣缸套的工作性能變壞,柴油機(jī)性能急劇下降,出現(xiàn)啟動(dòng)困難,功率下降,燃油和潤滑油的消耗量增大,使用壽命縮短以及排氣冒黑(藍(lán))煙等現(xiàn)象。而船舶在航行期間,柴油機(jī)氣缸套發(fā)生異常磨損主要是輪機(jī)管理不良的結(jié)果。因此,輪機(jī)人員必須在提高管理水平,加強(qiáng)管理的同時(shí),充分了解船舶柴油機(jī)氣缸套異常磨損的類型及其產(chǎn)生機(jī)理、磨損規(guī)律,并采取積極的預(yù)防措施和修復(fù)工藝,以提高氣缸套的耐磨性,從而使柴油機(jī)保持良好的性能??諆筛裾膬?nèi)1.5倍行距,章與章之間空兩行,章標(biāo)題下空一行,章中節(jié)、小節(jié)之間不空行。四號黑體1 氣缸套磨損的機(jī)理及種類章節(jié)之間空一行氣缸套的磨損是一個(gè)非常復(fù)雜的
10、過程,其原因既有物理方面的因素,也有化學(xué)方面的因素。根據(jù)磨損機(jī)理的不同,可將氣缸套的磨損分為粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損、撞擊磨損及復(fù)合磨損等。當(dāng)柴油機(jī)在不同工況下工作時(shí),某種磨損類型會(huì)起主導(dǎo)作用。小四號宋體加粗1.1 粘著磨損可以依次采用1)、(1)、等分層次,注意空四格1)粘著磨損的成因精加工的表面用肉眼看起來是很光滑的,但是用顯微鏡檢查,就可以觀察到它的表面是由鋸齒形的峰和谷所組成。在邊界潤滑(模型如圖1所示)的條件下,摩擦面間只有一層極薄的油膜,摩擦表面的部分尖鋒會(huì)刺破油膜發(fā)生接觸,如由于潤滑條件差,局部高溫等,使滑動(dòng)表面缺乏充足的潤滑油膜,就使摩擦表面間發(fā)生金屬的直接接觸加劇。當(dāng)兩滑
11、動(dòng)表面在壓力下有極微小部分的金屬直接接觸時(shí),便形成局部高溫,使兩者熔粘著、脫落、逐步擴(kuò)大形成粘著磨損1。五號黑體,圖序及圖名在圖下居中,圖序、表序、公式編號在文中必須一致,可以采用圖1、圖2、圖3,表1、表2、表3等方式,也可以采用圖1-1、圖1-2、圖1-3,表3-1、表3-2,表3-3的形式,無論采用哪種方式,圖、表、公式的編號須一致。圖1 邊界潤滑模型正文文字采用小四宋體另外,在大修柴油機(jī)時(shí),由于所選配的氣缸套和活塞的膨脹系數(shù)不同,也易造成粘著磨損。一般來說,粘著磨損的速度很快,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生“咬死”、“拉缸”和“抱缸”等事故。所以,粘著磨損是缸套內(nèi)壁最危險(xiǎn)的破壞形式。2)粘著磨損的特征
12、粘著磨損一般在氣缸套上部靠近第一道活塞環(huán)上止點(diǎn)位置處較為嚴(yán)重,有局部金屬粘著現(xiàn)象,可以觀察到帶有不規(guī)則邊緣的溝痕、皺折以及擦痕和錐形凹坑等。當(dāng)發(fā)生“拉缸”或“抱缸”時(shí),在缸壁上可看到活塞咬死的痕跡和沿長度方向較深的擦傷,嚴(yán)重時(shí)整個(gè)表面布滿“咬死”的粘著痕跡。3)粘著磨損的影響因素粘著磨損的影響因素如下:(1)氣缸套材質(zhì)不良或壁厚不均勻以及氣缸蓋螺栓預(yù)緊力不均勻。(2)燃料品質(zhì)太差,使燃燒室積炭嚴(yán)重。(3)磨合期內(nèi)大負(fù)荷、高速運(yùn)轉(zhuǎn)以及溫度過高。(4)潤滑油選用不當(dāng)或油量不足。(5)柴油機(jī)經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。頁碼采用阿拉伯?dāng)?shù)字1.2 磨粒磨損1)磨粒磨損的成因硬質(zhì)顆粒進(jìn)入氣缸套的摩擦面和活塞的摩擦面之
13、間形成磨粒,磨粒與兩摩擦面擠壓、滾撞,使金屬脫落,便造成磨粒磨損。磨粒主要來源于:燃油在催化過程中留下的催化劑粉末;燃油在貯存和運(yùn)輸過程中進(jìn)入的銹、砂和其他硬質(zhì)顆粒;磨屑;燃燒生成的灰分和炭粒;隨空氣進(jìn)入氣缸的粉末以及被污染的潤滑油等。在活塞的高速運(yùn)轉(zhuǎn)下,這些堅(jiān)硬的凸起或微粒造成氣缸套表面材料的移動(dòng)或脫落。大量的研究表明,引起氣缸套磨粒磨損的主要原因是由于氣缸內(nèi)混入微小堅(jiān)硬的固體顆粒物所致。2)磨粒磨損的特征氣缸套內(nèi)壁沿活塞運(yùn)動(dòng)方向有微細(xì)的、長短不一的直線形擦痕,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)較深的刮傷、溝槽。當(dāng)空氣濾清器效果較差或不用濾清器時(shí),因進(jìn)氣中灰塵較多,則活塞上止點(diǎn)第一道氣環(huán)所對應(yīng)的氣缸壁處磨損量最大
14、;當(dāng)潤滑油中雜質(zhì)較多時(shí),則活塞下止點(diǎn)第一道油環(huán)所對應(yīng)的氣缸壁處磨損較嚴(yán)重。一般情況下,氣缸內(nèi)吸入的空氣過臟以及嚴(yán)重積炭造成的磨損,其磨損最大部位在氣缸套的中上部;因潤滑油中含有大量硬質(zhì)微粒而造成的磨損,其最大磨損部位在氣缸套的中下部。參考文獻(xiàn)必須在正文中體現(xiàn)按3)磨粒磨損的影響因素(1)磨粒尺寸對磨損的影響磨粒尺寸大小對磨損量的影響已有了許多研究,如美國著名的博士給出定量化關(guān)系式2: VLNd2/H (1)公式書寫應(yīng)在文中另起一行,居中書寫。公式的編號加圓括號,放在公式右邊行末,公式和編號之間不加虛線。公式后應(yīng)注明編號,該編號按序號或章順序編排。式中,V為磨損體積,為外加應(yīng)力,L為磨損行程,N
15、為磨粒數(shù)目,d為磨粒直徑,H為被磨材料的硬度。由上式中可以得出:線磨損值WLd2/3,這表明磨粒磨損的線磨損量是隨著磨粒直徑的增加呈2/3次指數(shù)增加。在理論上,對于鑄鐵材質(zhì)材料的磨粒磨損,當(dāng)磨粒顆粒和材料表面接觸時(shí)發(fā)生兩個(gè)主要過程:形成塑性粹壓性溝槽,不包括材料的直接磨損;以一次顯微切削的形式產(chǎn)生磨損顆粒而導(dǎo)致磨損,磨損時(shí)產(chǎn)生微切屑與犁溝。由此可知材料磨粒磨損的兩個(gè)主要過程直接與,N,d(其它條件一定)有關(guān),而,N一定時(shí),d就起著決定性作用。當(dāng)磨粒粒度小于油膜厚度時(shí),磨粒浮游于潤滑油膜之中,這時(shí)外加載荷由油膜承擔(dān),磨粒不直接承載,不能導(dǎo)致磨粒磨損。當(dāng)磨粒粒度等于或大于油膜厚度時(shí),則破壞油膜,直
16、接承載而參與磨粒磨損。另外,當(dāng)磨粒粒度在110m范圍時(shí),由于其大小與正常磨損顆粒大小相當(dāng),因而其磨粒引起異常磨損的作用不太大。當(dāng)磨粒在潤滑油中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí),磨粒粒度越大則其數(shù)量越少,則活塞環(huán)、缸套的磨損表面都隨磨粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大其磨損溝槽變深變寬,而其溝槽的數(shù)量相應(yīng)減少。(2)磨粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)對磨損性能的影響由VLNd2/H可以得出:線磨損值WLN1/3,當(dāng)磨粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,其磨損表面的溝槽也相應(yīng)增加,其表面變得逐漸平滑。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大到一定程度后,磨損增加的速率就會(huì)趨于緩慢。這是因?yàn)楫?dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大到一定程度之后,直接與磨損表面接觸的磨粒數(shù)就趨于一定值,故磨損增加速率就會(huì)緩慢下來。1.3 腐蝕磨
17、損1)腐蝕磨損的成因含硫的燃油在燃燒時(shí),燃油所含的硫分將生成二氧化硫,而燃油中的氫燃燒后生成水蒸氣。此外,燃油中存在的釩、鐵、鈉、鎳等微量元素也各自生成自己的氧化物。五氧化二釩和氧化鐵是二氧化硫再氧化成三氧化硫的活潑的催化劑。實(shí)驗(yàn)表明,在廢氣中有115的二氧化硫經(jīng)進(jìn)一步氧化成三氧化硫。二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣在溫度降到各自的露點(diǎn)以下時(shí),就會(huì)分別凝結(jié)成亞硫酸和硫酸。硫酸比亞硫酸對鐵和鐵合金腐蝕性強(qiáng),危害性大。因此,在柴油機(jī)工作中,由于燃燒中的硫所產(chǎn)生的酸性燃燒產(chǎn)物的凝結(jié),會(huì)使氣缸套嚴(yán)重腐蝕,從而造成腐蝕磨損。此外,當(dāng)進(jìn)入氣缸中的燃油、空氣和氣缸潤滑油中含有海水或鹽時(shí),會(huì)使氣缸套遭到鹽酸腐蝕。腐
18、蝕磨損是腐蝕和磨損同時(shí)起作用的一種磨損,柴油機(jī)工作時(shí)氣缸工作溫度過高或過低、使用的燃油含硫量過大、潤滑油中殘留的有害化學(xué)物質(zhì)以及被水或廢氣侵蝕、電化學(xué)腐蝕等因素是引起氣缸套腐蝕磨損的主要因素。研究證明,冷啟動(dòng)頻繁以及使用燃油含硫量過高時(shí),氣缸套磨損較嚴(yán)重,氣缸壁因受到強(qiáng)烈的酸蝕,磨損量比正常磨損大23倍。同時(shí),腐蝕下來的金屬物在氣缸的中部又造成嚴(yán)重的磨粒磨損。另外,柴油機(jī)經(jīng)常在低溫狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的磨損也較嚴(yán)重,特別是氣缸壁溫度低于55時(shí),氣缸壁下部會(huì)殘留大量的化學(xué)腐蝕物,再加之廢氣(指彎流掃氣)等因素的腐蝕作用,使氣缸套下部磨損嚴(yán)重。2)腐蝕磨損的特征一般腐蝕磨損發(fā)生在活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi),而氣缸套
19、上部尤為嚴(yán)重,內(nèi)表面上有較疏松的細(xì)小蝕孔,有的可以觀察到似裂紋的線條,特別是在打光后更為明顯。1.4 撞擊磨損1)撞擊磨損的成因隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,柴油機(jī)各性能參數(shù)不斷提高,或增大沖程缸徑比,或改變活塞結(jié)構(gòu),在這種柴油機(jī)氣缸套中,會(huì)出現(xiàn)一類新的異常磨損現(xiàn)象,它并不同于氣缸套的早期磨損,在正常磨損后期,會(huì)突然形成較大速度的磨損,這就是撞擊磨損。它形成的主要原因是活塞環(huán)在其倒角和表面情況正常下而邊緣出現(xiàn)尖角。只要這種尖角一形成,就可以輕而易舉地鏟除缸壁的油膜,任何粘度再高、化學(xué)性能再好的潤滑油都無濟(jì)于事?;钊h(huán)在其倒角和表面正常而邊緣出現(xiàn)尖角是由于活塞組與氣缸壁在柴油機(jī)運(yùn)行過程中不斷撞擊,使活塞環(huán)
20、表面材料承受過大的應(yīng)力而發(fā)生變形所致。這種磨損類型在十字頭柴油機(jī)中容易出現(xiàn),主要是十字頭的搖擺所引起的,在沖程缸徑比較大的柴油機(jī)中,這種撞擊力隨著活塞組距十字頭中心距的加大而迅速增大,因此對活塞環(huán)與氣缸壁形成的撞擊力也尤為突出?;钊M與氣缸壁的撞擊是在柴油機(jī)開始運(yùn)行時(shí)就出現(xiàn)的,但由于新氣缸套內(nèi)壁有規(guī)則的網(wǎng)紋溝槽存在,缸壁油膜正常,加之運(yùn)行初期活塞組清潔,活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)處于懸浮狀態(tài),此時(shí)撞擊的接觸面在活塞裙的減磨環(huán)上,所以活塞環(huán)不會(huì)出現(xiàn)尖角。但在氣缸套磨損一定量后,缸壁網(wǎng)溝槽變淺甚至消失,油膜變薄,同時(shí)活塞組經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行,環(huán)槽結(jié)焦嚴(yán)重,活塞環(huán)突出活塞頭外圓,在這種情況下撞擊力由活塞環(huán)來承受。由于
21、活塞環(huán)的面積較減磨環(huán)小,故其應(yīng)力成倍增加,油膜因無法承受這樣大的應(yīng)力而損壞,致使活塞環(huán)的邊緣逐漸形成尖角。當(dāng)這種尖角一出現(xiàn),缸壁油膜就輕而易舉被鏟除,造成活塞環(huán)與氣缸壁直接接觸而產(chǎn)生粘著磨損。只要粘著磨損一出現(xiàn),活塞環(huán)和氣缸套表面立即遭受破壞,活塞環(huán)和油槽邊緣的倒角迅速消失而變?yōu)殇J邊。其次,在氣缸套磨損后期,網(wǎng)紋溝槽接近平坦,致使這些帶銳邊的活塞環(huán)與油槽邊緣在柴油機(jī)運(yùn)行過程中更易互相碰撞,更易發(fā)生邊緣剝落,繼而形成磨粒磨損。同時(shí)活塞環(huán)與氣缸壁由于長期的高頻撞擊,其表面因疲勞而變硬變脆,剝落下來的金屬顆粒硬度極高,使得任何合金鑄鐵,不管采用何種澆鑄工藝和加工方法,都將無法承受這種高硬度顆粒的磨擦
22、。由于柴油機(jī)不斷運(yùn)行、不斷撞擊、不斷剝落造成惡性循環(huán),使氣缸套的磨損迅速發(fā)展,甚至?xí)?00300h內(nèi)達(dá)到破壞的程度。雖然油槽附近的潤滑油量最多,潤滑條件最好,但因該處的磨粒最多,所以位于油槽處的磨損量反而最大。另外,由于氣缸套磨損是在供油正常、潤滑油性質(zhì)未經(jīng)破壞的情況下發(fā)生的,所以損壞后的氣缸套表面發(fā)白、清潔、濕潤、光滑,沒有明顯拉痕。2)撞擊磨損的特征此類磨損大多發(fā)生在大沖程缸徑比柴油機(jī)中,在氣缸套正常使用后期,氣缸套磨損突然加劇,經(jīng)拆開檢查,此時(shí)缸徑增大0.040.06mm,氣缸套表面仍然清潔,只是加工的網(wǎng)紋溝槽變淺,下幾道活塞環(huán)在其倒角和表面正常的情況下局部邊緣出現(xiàn)尖角(如果用油石將這
23、些尖角除去,裝機(jī)使用一段時(shí)間后拆開,尖角仍會(huì)產(chǎn)生),相對于活塞環(huán)出現(xiàn)尖角處的氣缸套表面也相應(yīng)出現(xiàn)寬度為1030mm的分散印影,從特征上判斷,此處已形成干摩擦造成的粘著磨損。在正常磨損條件下,磨損率為0.010.03mm/kh,而當(dāng)處于撞擊磨損占主導(dǎo)地位時(shí),磨損率會(huì)突變?yōu)?0mm/kh以上。1.5 復(fù)合磨損圖應(yīng)隨文給出,先見文后見圖氣缸套內(nèi)壁同時(shí)存在兩種或兩種以上的磨損形式時(shí)稱為復(fù)合磨損。復(fù)合磨損時(shí),由于幾種磨損形式相互作用的結(jié)果,其磨損速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一形式的磨損,故應(yīng)堅(jiān)決避免。一般在灰塵較多的場地作業(yè)時(shí),在“三濾”效果較差的工況下,會(huì)以磨粒磨損為主。在柴油機(jī)磨合質(zhì)量差,潤滑油質(zhì)量低劣或變質(zhì),柴
24、油機(jī)嚴(yán)重竄氣、過熱等工況下,易發(fā)生粘著磨損。使用低質(zhì)或含硫量大的燃料,以及長期在低溫下工作的柴油機(jī)中,腐蝕磨損可能起主導(dǎo)作用。在沖程缸徑比較大的柴油機(jī)中,又往往會(huì)以撞擊磨損破壞較為突出。應(yīng)當(dāng)指出,由于一些不正常原因還會(huì)引起缸套內(nèi)壁異常偏磨損。例如,由于曲軸連桿彎曲、氣缸套中心線與曲軸中心線不垂直以及活塞銷孔與裙部不垂直等,均會(huì)造成缸壁沿曲軸軸心線方向磨損較大;氣缸套安裝不當(dāng)時(shí),會(huì)引起缸壁在相應(yīng)方向上偏磨。由于引起粘著磨損、磨粒磨損和腐蝕磨損的因素可能同時(shí)存在,它們之間存在著必然的、不可分割的相互聯(lián)系和相互作用,因此它們是很難分開的。圖2示出了粘著磨損、磨粒磨損和腐蝕磨損三種磨損機(jī)理的相互作用圖
25、。磨粒磨損和粘著磨損可促使腐蝕產(chǎn)物脫落,產(chǎn)生新生表面使之再遭腐蝕,從而加重腐蝕磨損;粘著磨損和腐蝕磨損產(chǎn)生的磨屑可成為磨粒引起“次生磨粒磨損”;磨粒磨損使表面粗糙,金屬表面凸峰易于直接接觸,從而加重粘著磨損;腐蝕磨損通過產(chǎn)生的表面膜而減輕粘著磨損3。增加磨粒加重減輕增加磨粒加重加重粘著磨損磨粒磨損腐蝕磨損圖2 三種磨損機(jī)理的相互作用圖盡管實(shí)際中的磨損總是由二種或多種基本磨損機(jī)理共同作用引起的,但其中必有一種是磨損的主因。在分析和解決實(shí)際中的異常磨損問題時(shí),必須首先分清其主因和次因,然后根據(jù)輕重緩急分別采取措施解決。章與章之間空兩行章與節(jié)之間空一行2 氣缸套正常磨損規(guī)律氣缸套的正常磨損規(guī)律如圖3
26、所示。a) 縱截面磨損規(guī)律; b) 橫截面磨損規(guī)律圖3 氣缸套正常磨損規(guī)律氣缸套的正常磨損規(guī)律為:在氣缸套的縱截面呈錐形,上部磨損比下部大,且最大磨損位置在活塞處于上止點(diǎn)時(shí),第一道氣環(huán)附近,而沿氣缸套向下磨損逐漸變小。這是因?yàn)樯喜拷咏紵?,溫度較高,活塞運(yùn)動(dòng)速度又低,油膜不易形成和保存,以及存在著腐蝕磨損等造成。二沖程柴油機(jī)氣口部位的磨損也是比較大的,其原因是該處的幾何形狀復(fù)雜,壁厚不均,熱變形大,氣口處又受進(jìn)、排氣(指彎流掃氣)的沖刷作用,油膜容易破壞,而且在此處堆積雜質(zhì),所以容易造成磨損。在氣缸套橫截面上的磨損呈橢圓形,而且橢圓的長軸在垂直于曲軸中心線的方向(左右方向)上,即橫截面的磨損
27、量左右方向大于首尾方向。這是由于側(cè)推力的作用(指筒狀活塞),同時(shí)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向點(diǎn)也在左右方向,這都是造成磨損量大的原因。故一般十字頭柴油機(jī)橫截面的磨損的長軸也是在左右方向。若磨損量的橢圓長軸不在左右方向,就要進(jìn)行具體分析,最大的可能是領(lǐng)三眼(即氣缸、導(dǎo)板和曲柄三者的中心線)沒有調(diào)整好而造成的4。正常磨損的參數(shù):圓度誤差、圓柱度誤差、內(nèi)徑增量(缸徑最大增量)小于說明書或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值;缸套磨損率:鑄鐵缸套0.1mm/kh,鍍鉻缸套在0.01mm/kh0.03mm/kh之間;氣缸工作表面清潔光滑,無明顯劃痕、擦傷等磨損痕跡5。3 氣缸套異常磨損的特征及原因3.1 氣缸套異常磨損的特征1)氣缸
28、套和活塞環(huán)的磨損率均很高,大大超過正常磨損率。一般把鑄鐵氣缸套磨損率0.1mm/kh,活塞環(huán)磨損率0.5mm/kh視為異常磨損。2)缸套工作表面臟污,有明顯的劃痕、擦傷、撕裂,甚至咬缸和拉缸現(xiàn)象,或者缸壁表面發(fā)藍(lán),有明顯的燒灼現(xiàn)象。缸套工作表面形貌和金相組織發(fā)生變化。3)異常磨損的磨損產(chǎn)物顆粒較大。一般正常磨損的磨屑直徑1m,而異常磨損的磨屑直徑達(dá)25m30m。氣缸套異常磨損在吊缸檢修時(shí)可以直觀判斷,或通過測量缸徑計(jì)算出的磨損率、缸徑最大增量(或圓柱度誤差)和圓度誤差等來判斷。圖4 a)為氣缸套正常磨損后缸壁縱截面形狀和磨損量的示意圖,b)g)為缸套異常磨損后縱截面形狀和磨損量的示意圖。b)、
29、c)為典型的異常磨粒磨損。b)為缸套上部因新氣攜大量塵埃進(jìn)入氣缸和燃燒不良產(chǎn)生大量積炭引起的磨損。c)為潤滑油中機(jī)械雜質(zhì)過多,筒狀活塞式柴油機(jī)缸套潤滑自下向上布油,造成下部嚴(yán)重磨損。d)為上述兩種因素并存時(shí)造成的嚴(yán)重磨損。e)為缸套異常粘著磨損,特點(diǎn)是活塞位于上止點(diǎn)時(shí)第一道活塞環(huán)對應(yīng)缸壁磨損異常增大,甚至出現(xiàn)大面積拉傷的拉缸現(xiàn)象。f)、g)是典型的腐蝕磨損。f)是燃油含硫量高或柴油機(jī)經(jīng)常冷車起動(dòng)使缸套上部腐蝕磨損嚴(yán)重,磨損量為正常磨損量的12倍。腐蝕產(chǎn)物脫落引發(fā)二次磨粒磨損,使缸套中部磨損嚴(yán)重,磨損量為正常磨損的46倍。g)是冷卻水溫過低導(dǎo)致的缸套下部嚴(yán)重腐蝕磨損。圖4 氣缸套磨損后縱截面形狀
30、及磨損量示意圖以上各種情況是典型的,原因是單一的,然而實(shí)際船舶柴油機(jī)缸套磨損情況則是復(fù)雜的,原因是多方面的。所以,輪機(jī)員在分析缸套異常磨損原因時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況全面考慮,具體分析。例如某Sulzer RD76型主機(jī),在對主機(jī)No.2缸進(jìn)行吊缸檢修時(shí),發(fā)現(xiàn)氣缸套嚴(yán)重臟污,掃、排氣口嚴(yán)重臟堵,活塞下部空間的臟污也比較嚴(yán)重。在對氣缸清潔后進(jìn)行了測量,測量數(shù)據(jù)如表1所示,為了便于分析,同時(shí)列出了上次吊缸時(shí)的測量數(shù)據(jù)。對表1的測量數(shù)據(jù)通過計(jì)算得到缸套各測量位置的磨損率如表2所示。從表1、表2中的數(shù)據(jù)可以看出,日前No.2缸在位置1的前后方向磨損率為0.13mm/kh,左右方向磨損率為0.12mm/kh
31、,在位置2前后方向的磨損率為0.11mm/kh,均已超過了0.1mm/kh的限制指標(biāo),由此可以看出,目前該缸處于異常磨損狀態(tài)6,且屬于圖4中的e)種情況。引起柴油機(jī)缸套異常磨損的因素很多,有柴油機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用、加工裝配質(zhì)量方面的因素,也有輪機(jī)管理人員使用、維護(hù)、管理方面的因素。鑒于Sulzer RD型柴油機(jī)是一個(gè)非常成熟的機(jī)型,所以對于本次故障基本上可以斷定主要是管理方面的原因。經(jīng)調(diào)查,這主要是氣缸油總堿值的選擇不當(dāng)引起的,具體的分析見本文4.1。 表1 缸套測量數(shù)據(jù) 工作小時(shí):4800h 單位:mm位置前后方向(本次/上次)左右方向(本次/上次)1234567764.15/762.90
32、763.75/762.70762.45/761.70761.75/760.90761.00/760.50760.75/760.55760.40/760.20762.55/761.40762.30/761.55761.60/760.80761.75/761.20761.05/760.65760.55/760.25760.25/760.10表2 No.2缸各測量點(diǎn)的磨損率 單位:mm/kh位 置1234567前后方向左右方向0.130.120.110.0780.0750.0830.0880.0570.0520.0420.0210.0310.0210.0161、表格與上下文字段落之間空1行;2、表序
33、和表名放在表上方居中,用5號黑體,采用三線制;3、表應(yīng)有標(biāo)題,表內(nèi)必須按規(guī)定的符號注明單位。表中文字可根據(jù)需要采用小于小四號字體,表名放在表上方,用5號黑字。4、表格應(yīng)隨文給出,先見文后見表;5、一張表格應(yīng)為一個(gè)整體,不要拆分排寫在兩頁上。表格不加左右邊線。3.2 氣缸套異常磨損的原因氣缸套異常磨損的具體原因有:1)活塞在氣缸中對中的偏差太大,使活塞和氣缸套產(chǎn)生偏磨損。當(dāng)十字頭滑塊和導(dǎo)板磨損過大,連桿大小端軸承和主軸承偏磨損時(shí),活塞在氣缸中偏置或傾斜,產(chǎn)生敲擊或拉缸等。2)氣缸套上潤滑油油膜破壞。這一般是由于下列原因造成的:潤滑裝置發(fā)生故障,使滑油供應(yīng)不足;刮油環(huán)太鋒利;活塞邊緣與氣缸套局部接
34、觸;珩磨過細(xì),使氣缸表面太光滑;滑油被燃油稀釋;噴油器霧化不良,燃油噴到氣缸套上把滑油沖走;空冷器凝水或漏泄,使氣缸套內(nèi)表面的水排斥了油膜;活塞環(huán)斷裂、粘著或壓入,漏氣吹走或燒毀了油膜;冷卻液流量不足或冷卻腔積垢,使氣缸壁溫度太高,油膜蒸發(fā)或破裂;氣缸套上的布油槽結(jié)炭,滑油沿圓周方向分布不均。在最后的一種情況下,注入氣缸內(nèi)的油滴還傾向于集中在活塞上部,并形成一個(gè)突起的積炭。這個(gè)突起的積炭可以把注入缸內(nèi)的大部分滑油吸走,并在氣缸套上磨出一道道垂直的槽。與燃油中相應(yīng)的含硫量比較起來潤滑油的堿值太高時(shí),活塞頭上形成積炭,這積炭會(huì)吸收油膜和刮傷油膜。3)在潤滑油中混進(jìn)了泥砂和焊接的飛濺物,或在空氣中混
35、入了灰砂、焊接飛濺物以及粉末狀貨物的飛塵,從而造成磨粒磨損。這種磨粒磨損本身可能比較嚴(yán)重,也可能由此而導(dǎo)致更嚴(yán)重的磨損,如拉缸事故。4)在潤滑活塞環(huán)區(qū)域的溫度太高,燃油和滑油添加劑的性質(zhì)不良,在活塞環(huán)槽中產(chǎn)生積炭或沉積物。活塞環(huán)背后的沉積物把環(huán)頂在缸壁上,使磨損加重?;钊h(huán)天地間隙的沉積物阻礙了環(huán)在槽中的運(yùn)動(dòng),也使環(huán)與缸壁的磨損加重。燃油、滑油燃燒后添加劑生成的灰被油膜吸收或形成磨粒都可能使磨損大大加重。5)在下列情況下產(chǎn)生較嚴(yán)重的腐蝕磨損:氣缸過度冷卻,使缸壁上凝結(jié)大量的硫酸;空冷器中海水溫度相對于環(huán)境空氣溫度顯得太低,空冷器中的凝結(jié)水使氣缸壁上形成大量的硫酸;潤滑油周向分布不均,使氣缸套局
36、部工作面上的硫酸得不到中和;滑油的堿值太低,不足以使凝結(jié)在氣缸壁上的硫酸得到中和等等。6)氣缸套或活塞由于安裝不當(dāng)、冷卻不均、高溫、高壓等原因產(chǎn)生不規(guī)則變形,發(fā)生擦傷和燒傷7。綜上分析,柴油機(jī)氣缸套異常磨損是輪機(jī)管理不良的結(jié)果,因此提高輪機(jī)人員管理水平,加強(qiáng)輪機(jī)管理是防止和減少氣缸套異常磨損的關(guān)鍵。4 防止氣缸套異常磨損的預(yù)防措施4.1 氣缸油的選擇與注油率的確定1)氣缸油的選擇在十字頭柴油機(jī)中,氣缸潤滑是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。其潤滑設(shè)備、氣缸油品質(zhì)、單位時(shí)間供油量(注油率)及運(yùn)行中的管理等都須特別考慮。良好的氣缸油應(yīng)具有如下性能:(1)潤滑性:氣缸油應(yīng)具有良好的油性,在活塞與氣缸壁之間形成適當(dāng)厚度
37、的油膜。(2)粘度:氣缸油在高溫時(shí)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼扯?通常在100時(shí)為1420 mm2/s),粘度指數(shù)為7595。(3)抗氧化性:在高溫下應(yīng)具有良好的抗氧化性。(4)中和性能:由于燃油中含硫較高,氣缸油應(yīng)具有一定的堿性,總堿值(TBN)約10100/mgKOH·g,以中和燃燒后生成的硫酸。(5)良好的載荷性能:油膜在受力較大的情況下仍不被破壞。另外,選擇氣缸油還應(yīng)考慮燃油的含硫量、柴油機(jī)工作強(qiáng)化程度及掃氣形式等。由于現(xiàn)代船舶主柴油機(jī)均燃用劣質(zhì)燃油,其含硫量一般都較高,這就要求氣缸油中含有足夠的堿性儲備,能完全中和燃燒產(chǎn)生的酸性氧化物,防止腐蝕缸套及活塞表面,但其總堿值要合適。當(dāng)氣缸油總
38、堿值不足時(shí),其不能有效地中和燃燒產(chǎn)物形成的無機(jī)酸,缸套發(fā)生腐蝕磨損的速度相當(dāng)快。在各注油點(diǎn)之間的缸套表面上,將出現(xiàn)漆狀沉淀物,而漆狀物底下的缸套表面將因腐蝕而發(fā)暗。如使用鍍鉻缸套時(shí),在被腐蝕的地方還會(huì)出現(xiàn)白斑(硫酸鉻);當(dāng)氣缸油總堿值過高時(shí),會(huì)造成活塞和氣缸的污染,通常在使用低硫燃油狀況下,使氣缸內(nèi)積垢增加,導(dǎo)致磨損加劇,出現(xiàn)活塞環(huán)卡死或斷裂現(xiàn)象。一般來說,氣缸油的選擇是根據(jù)主機(jī)的性能和所用燃料的含硫量來確定的,表3列出了氣缸油總堿值(TBN)與燃油中硫分的關(guān)系。應(yīng)特別注意的是,在換用不同品種的氣缸油時(shí),要選用性能相近的油,并且應(yīng)在原來使用的氣缸油用完后再加入新品種的油。所含添加劑不同的油種不
39、要混用,否則,它們之間會(huì)產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng),使兩種油均失去原來的性能,這樣極易引起拉缸。表3 氣缸油總堿值(TBN)和燃油含硫量的匹配關(guān)系燃硫成分S1.01.0S2.02.0S3.53.5S5.0STBN1030-4070851002)注油率的確定氣缸油注油率是根據(jù)柴油機(jī)的負(fù)荷、機(jī)型、掃氣形式和沖程缸徑比而確定的,如對于橫流、回流掃氣柴油機(jī),新式?jīng)_程缸徑比大的柴油機(jī),要求有較高的注油率。氣缸注油率應(yīng)選擇適當(dāng)。注油率過低,氣缸內(nèi)難以形成連續(xù)均勻的油膜,活塞與氣缸套干磨擦,磨損加劇,另外燃?xì)庑孤秶?yán)重,環(huán)面有磨痕,甚至產(chǎn)生咬缸;注油率過高,除造成浪費(fèi)外,還會(huì)增加活塞頭部積碳,粘住活塞環(huán),造成斷環(huán)、拉
40、缸,氣口和氣閥通道也因積碳堵塞,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致掃氣箱著火。適當(dāng)?shù)淖⒂吐蕬?yīng)使氣缸套中活塞自上止點(diǎn)到下止點(diǎn)整個(gè)行程里都有均勻的油膜,缸套表面濕潤、干凈,且能維持氣缸套、活塞及環(huán)的氣密。雖然柴油機(jī)生產(chǎn)廠家在說明書中也會(huì)有指導(dǎo)性的注油率,但輪機(jī)人員在實(shí)際管理工作中應(yīng)視情況加以調(diào)節(jié),如在吊缸完更換某些部件后,在磨合階段應(yīng)適當(dāng)增加供油量,待磨合良好后逐漸減少至正常供油位置。4.2 燃油的預(yù)處理燃燒過程是柴油機(jī)工作的核心,它直接影響柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和使用壽命。因此,保證柴油機(jī)的燃燒及時(shí)、平穩(wěn)和完全對于柴油機(jī)缸套是至關(guān)重要的。燃油從油艙到主機(jī)經(jīng)過了一系列的預(yù)處理,其中主要是燃油的分離和加溫,其質(zhì)量直
41、接或間接地影響到柴油主機(jī)缸套的磨損。1)燃油雜質(zhì)的分離船舶在航行中,燃油駁運(yùn)泵根據(jù)油位的高低自動(dòng)將油艙的燃油駁至沉淀柜,進(jìn)行沉淀,然后分油機(jī)根據(jù)主機(jī)的日耗油量將沉淀柜中的燃油分至日用油柜。為保證最大可能將雜質(zhì)從燃油中分離出來,分油機(jī)實(shí)際分油量應(yīng)注意控制在1/3最大分離量以下,連續(xù)分離,定時(shí)排渣,排渣間隔時(shí)間0.51.0h,并將燃油加熱至9095,以提高分離效果。主機(jī)日用柜燃油通過油泵泵至高壓油泵,其間經(jīng)過燃油自動(dòng)濾器,輪機(jī)人員應(yīng)特別加強(qiáng)對其維護(hù)管理,航行值班時(shí)要注意自動(dòng)沖洗,停泊時(shí)要注意對其清潔并檢查濾網(wǎng),若發(fā)現(xiàn)破損要及時(shí)修補(bǔ)或換新濾網(wǎng)。防止燃油中的顆粒雜質(zhì)進(jìn)入高壓油泵和噴油器。否則,不僅會(huì)加
42、速有關(guān)部件的磨損,縮短高壓油泵柱塞和套筒、噴油器的使用壽命,而且在氣缸內(nèi)燃燒后的殘留物也會(huì)增加,加速缸套的磨粒磨損。2)燃油的加溫為了保證燃油噴射時(shí)的霧化良好,除保證高壓油泵和噴油器正常工作外,燃油必須加熱,使其粘度達(dá)到說明書的要求。一般燃油進(jìn)高壓油泵的粘度為6575雷氏粘度,其溫度為105115,若出現(xiàn)燃油壓力不穩(wěn)定,說明燃油中部分油被氣化,應(yīng)適當(dāng)降低加熱溫度。4.3 主機(jī)運(yùn)行時(shí)的管理為了避免主機(jī)缸套的異常磨損,輪機(jī)人員在主機(jī)運(yùn)行時(shí)要進(jìn)行科學(xué)的管理。1)合理控制缸套冷卻水溫度。由于主機(jī)燃用的重質(zhì)燃油含硫量較高,若冷卻水溫度過低,氣缸壁溫度相對較低,當(dāng)氣缸壁的表面溫度低于硫酸蒸汽的露點(diǎn),大量硫
43、酸冷凝,便產(chǎn)生酸性腐蝕磨損,其危害程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常磨損。一般將主機(jī)缸套水進(jìn)機(jī)溫度控制在6065,出水溫度控制在7075。2)主機(jī)轉(zhuǎn)速在正常情況下控制在95額定轉(zhuǎn)速,功率為額定功率的85左右,掃氣壓力應(yīng)盡可能保持在1.0MPa,不低于0.08MPa。3)定期沖洗渦輪增壓器,壓氣機(jī)端每天沖洗一次,廢氣渦輪端1014天沖洗一次。4)每航次均測試示功圖,了解缸內(nèi)工作情況,如檢查爆炸壓力、壓縮壓力和噴油提前角是否合適,各缸功率是否平衡,如發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。4.4 主機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)1)及時(shí)清潔增壓器透平濾網(wǎng),按說明書要求更換透平油。2)噴油器的拆檢和泵壓。根據(jù)主機(jī)運(yùn)行中所測的示功圖或爆炸壓力,輪
44、機(jī)人員應(yīng)能判斷其各缸噴油器的工作狀況。若發(fā)現(xiàn)情況不好,應(yīng)及時(shí)拆檢、測試。在清潔、檢查和測試噴油器時(shí),若發(fā)現(xiàn)彈簧、噴油嘴不合要求,應(yīng)及時(shí)換新。噴油器重新組裝后,應(yīng)注意通過調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力調(diào)節(jié)噴油器的啟閥壓力,使之達(dá)到說明書規(guī)定的壓力范圍,保證燃油霧化良好。在正常情況下,主機(jī)噴油器一般工作10001500h后即應(yīng)進(jìn)行拆檢泵壓。3)定期清潔檢查掃氣箱、掃氣口和口琴閥,發(fā)現(xiàn)不正常則應(yīng)及時(shí)維修更換。并通過掃氣口檢查活塞環(huán)和氣缸壁情況,發(fā)現(xiàn)斷環(huán)、活塞環(huán)咬死在環(huán)槽中的情況應(yīng)及時(shí)吊缸。清潔活塞,換新?lián)p壞的活塞環(huán),并消除造成損壞的原因。4)按說明書要求和主機(jī)實(shí)際工作狀況,進(jìn)行吊缸保養(yǎng),測量缸套和活塞的磨損情況,
45、磨損超限或接近超限的活塞環(huán)(一般是第1、2道)予以換新,未更換的活塞環(huán)應(yīng)裝在原來的環(huán)槽中。更換新缸套、新活塞、全部活塞環(huán)或部分活塞環(huán),都應(yīng)該嚴(yán)格按照說明書要求進(jìn)行磨合。磨合時(shí)間的長短應(yīng)根據(jù)活塞環(huán)及氣缸套的表面精度、換新備件的程度等諸因素而定。在磨合的全過程中,應(yīng)通過對氣缸油注油器上每個(gè)注油點(diǎn)的微調(diào)螺絲調(diào)到最大位置。總調(diào)一般不動(dòng),以后在500h內(nèi)慢慢將氣缸油減少至正常油量。在磨合過程中,加速絕對不能太快。不足的氣缸油和過快的加速操作是導(dǎo)致磨合期間拉缸和咬缸的兩大致命原因。因此,輪機(jī)人員要注意吊缸檢修后的磨合問題,盡量按照機(jī)器對磨合的要求開車8。5 氣缸套磨損的修復(fù)工藝 5.1 氣缸套正常磨損的修
46、復(fù)當(dāng)氣缸套磨損量不大,未超過說明書或標(biāo)準(zhǔn),只是內(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:1)輕微拉痕用粗粒度金剛砂石或砂紙打磨(與水平成20°30°交叉打磨)形成交叉痕跡,拉痕也不必完全除去。2)較大擦傷和缸套上部的磨臺可鏜缸消除;當(dāng)擦傷較輕(深度0.5mm)時(shí)用油石、銼刀、風(fēng)砂輪等手工消除。5.2 氣缸套異常磨損的修復(fù) 氣缸套異常磨損或超過說明書或標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)拆下缸套送船廠修復(fù),主要方法有:1)修理尺寸法 首先在保證缸套壁厚強(qiáng)度的前提下鏜缸,消除內(nèi)圓表面幾何形狀誤差和表面拉痕、擦傷、磨臺等,然后依鏜缸后的直徑配制新的活塞組件,恢復(fù)氣缸套和活塞之間的配合間隙。2)恢復(fù)
47、尺寸法 首先鏜缸消除幾何形狀和表面損傷,根據(jù)缸套要求增加的厚度值選用鍍鉻、鍍鐵、或鍍鉻加鍍鐵,也可以采用噴涂工藝,恢復(fù)氣缸套原有缸徑和氣缸套與活塞之間的配合間隙。當(dāng)用上述辦法氣缸套扔然無法達(dá)到說明書或標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)予以換新。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),按說明書或視修理狀況進(jìn)行。不編章序,縮進(jìn)四格,四號黑體,下空一行打印結(jié)論內(nèi)容,內(nèi)容用小四宋體。注意,結(jié)論頁接正文后,不要單獨(dú)一頁。 結(jié)論由于氣缸套的工作條件十分惡劣,在正常條件下氣缸套磨損是不可避免的。而氣缸套的磨損是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,其原因既有物理方面的因素,也有化學(xué)方面的因素。當(dāng)氣缸套磨損超過正常標(biāo)準(zhǔn)(0.40.8缸徑)時(shí),氣缸套將發(fā)生異常磨損,使燃燒室就會(huì)失去密封性,氣缸套的工作性能變壞,柴油機(jī)性能急劇下降,出現(xiàn)啟動(dòng)困難,功率下
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