汪二冲程柴油机汽缸套修理工艺.docx

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汪二冲程柴油机汽缸套修理工艺

2011——2012学年第二学期

课程设计

《二冲程柴油机气缸套修理工艺的制定》

系部：

船舶与轮机工程系

专业：

轮机工程技术（船舶动力）

班级：

10级船机

（1）班

姓名：

学号:

指导老师：

目录

1课题要求…………………………………………………………………………3

2气缸套的功用、工作环境及各种损伤……………………………4

3气缸套在正常情况下的磨损规律…………………………………..5

4影响气缸套磨损的主要因素…………………………………………..6

5气缸套在特殊情况下的磨损规律……………………………………7

6“拉缸”所产生的原因……………………………………………………8

7气缸套的穴蚀………………………………………………………………….9

8对气缸套强化表面，减少损伤的措施…………………………..10

9对气缸套各种损伤的检查方法，重点对磨损的检查方法.11

10修理工艺方案………………………………………………………………..13

11心得与体会…………………………………………………………………….15

设计课题：

二冲程柴油机气缸套修理工艺的制定

1.已知条件：

（1）气缸套零件图（6ESDZ43/82B）（见后）

（2）气缸套的主要技术要求（见后）

2.设计任务和内容：

分析气缸套的损伤并拟定修理工艺，此时应完成以下工作：

（1）分析气缸套的功用、工作环境，指出气缸套工作中可能出现的各种损伤；

（2）分析气缸套在正常情况下的磨损规律（包括形状变化、时间与磨损量之间的变化关系曲线）；

（3）分析影响气缸套磨损的主要因素；

（4）分析气缸套在特殊情况下的磨损规律并用示意图加以说明；

（5）分析磨损中最严重的表现之一“拉缸”所产生的原因；

（6）分析气缸套产生“穴蚀”的表现、原因、产生过程及危害性；

（7）提出对气缸套强化表面、减少损伤的措施；

（8）提出对气缸套各种损伤的检查方法，特别是对磨损的检查方法；

（9）根据可能出现的某一种损伤及损伤的轻重程度，拟定出对它采取的修理工艺方案，并说明对修复质量的检验手段；

（10）绘制出气缸套零件图，并标注主要技术要求；

（11）学生完成设计任务后，对自己整个设计过程进行收获和体会的总结；

（12）完成整个设计文件的打印和装订后上交。

３．设计时间：

一周

４．指导教师：

吴中强

设计内容

一、气缸套的功用、工作环境及各种损伤

1、气缸套的功用：

①与活塞组件、气缸盖共同构成气缸的工作空间；

②引导活塞做往复运动，筒形活塞柴油机的气缸套还承受活塞的侧推力；

③通过缸套将部分热量传给冷却水，以保证活塞组件和缸套本身在高温、高压条件下正常工作；

④二冲程柴油机的气缸套上设有气口，通过活塞控制气口启闭，实现配气。

2、气缸套工作环境：

气缸套内表面受高温高压燃气直接作用并始终与活塞环群部发生高速滑动摩擦。

外表与冷却水接触，在较大温差下产生严重热应力，受冷却水腐蚀。

活塞对缸套的侧推力不仅加剧其内表面摩擦，并使其产生弯曲。

侧推力改变方向时，活塞还撞击缸套。

此外还受到交大的安装预紧力。

3、气缸套工作中出现的损伤有：

（1）机械磨损：

机械磨损是由机械摩擦引起的，机械磨损的程度受气缸、活塞环的加工

精度、配合质量、润滑条件、工作温度以及摩擦中相互的压力影响。

发动机工作时，上部温度高，润滑油受影响而变稀，油膜的质量差，第一道活塞环的背压力（高压气体进入活塞环槽，将活塞环紧紧的压紧在气缸壁上）最大，因此，气缸上部第一道活塞环处及略下处磨损最大，而其下方磨损变小。

（2）磨料磨损

磨料磨损是最主要的磨损。

磨料是由机油中掺和的金属杂质和空气中带进的杂质拌合而成，它能加速机件磨损。

由于在进气过程中，增压后的进气流直接冲进了进气门对面的气缸壁，发动机在低温运行时，柴油喷雾不佳，未能充分燃烧的柴油油粒冲淡了机油，使机油变稀，破坏了油膜。

同时，由于空气滤清器滤芯破损，造成进气流带进的尘土、砂粒等粘附于进气门对面的气缸壁上，形成严重的磨料磨损。

磨料磨损不仅造成气缸上部第一道活塞环上止点略下部位的磨损大，而且使气缸的横断面变成了椭圆形。

引起磨料磨损的主要原因是：

空气滤清器滤芯损坏，增压器至中冷器或增压器至进气管连接部分胶管脱落、裂纹或断开，空气短路进缸而形成严重的磨料磨损；还有部份用户过分强调按质更换机油，机油使用时间过长，机油变质、变稀、杂质增多，金属杂质掺和造成严重的磨料磨损。

在化验设备还不具备的单位，还是实行按周期更换机油为最好。

每次二级保养（12000km）更换机油及机油滤清器芯、空气滤芯是最佳的保养办法。

（3）化学腐蚀

当发动机缸壁温度低，而气缸内压力大时，气缸内的水蒸气会在气缸壁上形成水珠。

这些水珠和废气接触而形成酸性物质，附在气缸壁上，对气缸产生腐蚀作用。

气缸工作温度越低，酸性物质越易形成，腐蚀作用也就越大。

腐蚀磨损主要是操作不当所致。

正确是操作应是起动机发动后，怠速运转几分钟，待水温、油压正常后，逐渐提高发动机的转速，使发动机温度保持正常，行驶中发动机水温以80~90℃为宜。

低温行驶、对发动机非常不利，而且腐蚀磨损也加大。

二、气缸套在正常情况下的磨损规律

1、磨损规律：

气缸套沿轴线方向（纵截面）呈锥形，即上部磨损比下部大，其正常磨损最严重的位置在活塞位于上止点时，第1.2道活塞环对应的缸壁处，并沿缸壁向下磨损量逐渐减小，往往形成磨脊，使得气缸内孔呈喇叭状。

且气缸套左右舷的磨损量大于首尾方向的磨损量。

存在这种规律是因为在活塞上止点第一道活塞环对应的缸套位置存在如下特征：

（1）温度高，油膜难以建立；

（2）活塞运行速度低，对润滑不利；

（3）存在低温腐蚀磨损；

（4）发生不同程度的熔着磨损。

2、形状变化，时间与磨损量之间的变化关系曲线：

图1形状变化，时间与磨损量之间的变化关系曲线

三、影响气缸套磨损的主要因素

气缸的磨损主要受润滑的条件、压力作用、腐蚀等因素影响。

首先说润滑条件的影响：

汽缸的上部润滑条件很差。

因为上部邻近燃烧室，高温下润滑油黏度下降而减弱了油膜的强度，且油膜难以保持，造成磨损。

另外在进入汽缸的混合气中含有细小油滴，不断冲刷缸壁，尤其在低温时，油滴更多，造成润滑不良，增大磨损。

   再来看压力的影响：

汽缸上部第一道环、活塞环对汽缸壁的单位压力最大，因而润滑不良加剧机械磨损；活塞裙部沿垂直于曲轴轴线的方向，在汽缸壁上产生压力作用。

由于这种力的作用，汽缸壁和活塞裙部受到较大磨损；发动机在重负荷下运转，汽缸和活塞环在高温、润滑不良的情况下运动，部分金属会发生直接接触磨损，形成局部高温，使金属熔融黏附，加剧汽缸磨损。

   汽缸壁会受到高温气流和蒸汽的腐蚀。

可燃混合气燃烧后产生水蒸气和酸类会腐蚀缸壁。

燃烧废气中水蒸气凝结时形成电化学腐蚀，其腐蚀作用更为严重。

四、气缸套在特殊情况下的磨损规律

图2为缸套异常磨损后纵横面形状和磨损量的示意图

（1）图b、c为典型的异常磨粒磨损，不同的是磨粒进入气缸套的方向不同，因此磨损最大区的位置不同；

（2）上图b为缸套上部因新鲜空气携带大量尘埃进入气缸和燃烧不良积炭引起的磨粒磨损。

图c为润滑油中机械杂质过多，对筒形活塞式柴油机来说，缸套润滑是由下而上布油的，故其下部杂质较多，又由于重力的作用，杂质不易上行，造成下部严重磨损。

图d为上述两种因素并存时造成的严重磨损

（3）图e为气缸异常粘着磨损。

其特点是活塞位于上止点时第一道活塞环对应的缸壁磨损异常增大，甚至出现大面积拉伤的拉缸现象。

（4）图f、g为典型的腐蚀磨损，图f是燃油含硫量高或柴油机经常低温启动，使活塞位于第一道活塞环处所对应的缸套磨损严重，磨损量为正常磨损的1~2倍，腐蚀产物脱落引发二次磨粒磨损，又使缸套中部磨损严重，磨损量为正常磨损量的4~6倍。

图g为低温腐蚀，其特点为冷却水温过低，在缸套下部形成低温腐蚀，造成严重的腐蚀磨损

五、“拉缸”所产生的原因

“拉缸”也有人叫“咬缸”。

它是在气缸及活塞环表面上沿着活塞运动方向出现的条纹状、带有颜色的损伤。

发生拉缸时，气缸套的磨损非常剧烈，可达正常磨损的几十甚至几百倍。

发生拉缸后，柴油机的外部特征是声音发生变化，排气冒黑烟。

其后果是活塞、活塞环及气缸套工作表面被破坏，气体密封失效，机油的消耗量及窜气量迅速增加，使发动机不能正常运转，甚至在很短的时间内，由于活塞、活塞环与缸套咬死而停车。

拉缸的主要原因实际上是活塞、活塞环与气缸套表面由于高温而“熔接”拉伤。

即活塞不与气缸套之间由于油膜中断产生干磨擦，炽热的磨擦热引起金属的显微熔化而粘着，并将附近的金属质点扯断。

产生拉缸的最根本的原因是油膜中断。

根据气体密封的要求，活塞环与气缸套之间的间隙应尽可能小，这就使它们的润滑条件十分不利。

缸套与活塞环的磨擦情况取决于活塞环的弹力、工作温度、滑动速度、油膜分布、零件的质量及磨合情况等。

当由于接触表面超负荷，使气缸套表面与活塞环工作面之间由于直接接触而剧烈磨擦，产生大量的磨擦热，使工作表面的温度急剧上升，其后果是两个磨擦表面熔接粘附而造成拉伤。

由此可见，供油状况不良，窜气严重，零件过大的接触应力破坏油膜，是造成拉缸的主要原因。

除了润滑、配合间隙、零件制造质量外，使用不发也可能造成拉缸，具体地说有如下几点：

1、活塞与气缸套配合间隙过小，或在正式带负荷工作以前没有经过良好的磨合。

2、润滑不良，如间隙小、机油稀或在装配时未涂油等。

3、柴油机过热。

4、装配时机体不清洁或活塞装得太死。

5、活塞及活塞环质量差。

从使用的角度讲，还要注意尽量避免突然增加负荷或紧急停车，起动前最好用摇把将曲轴转动几圈，使磨擦表面保持一定的润滑油

六、气缸套的穴蚀

穴蚀又称为空泡腐蚀，或称气蚀，是水力机械或机件与液体作相对高速运动时，液体中气泡对机件表面上产生的一种破坏现象,如下图所示：

1、表现形式：

穴蚀是一种局部腐蚀，其特征是机件金属表面在局部区域出现麻点或小孔群，呈蜂窝状或分散状的孔穴分布。

空穴表面清洁，没有腐蚀产物沉积，空穴直径一般在1~5mm，最大可达30mm，随着机器运转时间的延长，这些空洞逐渐扩大，变深，甚至穿透金属壁面。

2、产生的原因：

（1）存在铸造缺陷；

（2）气缸套与活塞的配合间隙过大；

（3）气缸套与机体的配合间隙过大；

（4）缸套的刚度及侧推力；

（5）冷却水腔结构及冷却水的温度与压力。

产生的过程：

柴油机气缸套外圆表面与汽缸体构成冷却水空间，在狭小的环形通道中流动着海水或淡水，柴油机运转时，由于缸套产生高频振动和缸壁的弹性变形使冷却水空间的容积交替的增大和减小，冷却水相应的交替膨胀或压缩，从而使缸套外壁局部水域产生瞬时高压和高真空，瞬时高真空时产生空泡，瞬时高压时空泡溃灭使气缸套外壁表面频繁地受到冲击和微观电化学腐蚀而破坏。

3其存在有哪些危害：

气缸套出现裂纹或穴蚀的后果是气缸套漏气、机油内部进水。

如果裂纹或穴蚀位置在活塞上止点以上，还会出现水散热器加水口处向外反水的现象。

柴油机出现拉缸后的明显特征是转速下降，功率降低，机油温度升高和排烟增多等

七、对气缸套强化表面，减少损伤的措施

1、强化表面的措施：

（1）选用抗穴蚀能力强的缸套材料，如采用球墨铸铁等；

（2）采用电镀工艺如镀铬：

镀铬层的硬度和强度高；而且具有很高的化学稳定性；耐热和耐腐蚀性耐磨性也较高。

（3）离子氮碳共渗：

离子氮碳共渗可显著提高金属材料表面的耐磨，耐蚀和耐疲劳性能

（4）喷陶瓷、涂尼龙

（5）涂环氧树脂：

粘结力强；粘结强度高；粘结时温度低，固化收缩小，粘结后零件不会产生变形和裂纹，也不破坏零材料的性能；胶缝具有耐腐蚀，耐磨和密封性能

2、减少损伤的措施：

（1）.正确起动和起步

动机冷车起动时，由于温度低，机油粘度大，流动性差，使机油泵供油不足。

同时，原气缸壁上的机油在停车后沿气缸壁下流，因此在起动的瞬间得不到正常工作时那样良好的润滑，致使起动时气缸璧磨损大大增加。

因此，初次起动时，应先使发动机空转几圈，待摩擦表面得到润滑后再起动。

起动后应怠速运转升温，严禁猛轰油口，待机油温度达到40℃时再起步;起步应坚持挂低速档，并循序每一档位行驶一段里程，直到油温正常，方可转为正常行驶。

（2）.正确选用润滑油

要严格按季节和发动机性能要求选用最佳粘度值的润滑油，不可随意购用劣质润滑油，并经常检查和保持润滑油的数量与质量。

（3）.加强滤清器的保养

使空气滤清器、机油滤清器和燃油滤清器保持良好的工作状态，对减轻气缸套的磨损至关重要。

加强对“三滤”的保养，是防止机械杂质进入气缸，减轻气缸磨损，延长发动机使用寿命的一项重要措施，在农村和多风沙地区尤为重要。

有的驾驶员为了节约燃料而不装空气滤清器是绝对错误的。

（4）.保持发动机正常工作温度

发动机的正常工作温度应处在80-90℃。

温度过低，不能保持良好的润滑，会增大气缸壁的磨损，气缸内的水蒸气易凝结成水珠，溶解废气中的酸性气体分子，生成酸性物质，使气缸璧受到腐蚀磨损。

试验表明，当气缸璧温度由90℃降到50℃时，气缸磨损量为90℃时的4倍。

温度过高，会使气缸强度降低而加剧磨损，甚至可能使活塞过度膨胀而造成“胀缸”事故。

（5）.提高保修质量

在使用过程中，及时发现问题及时予以排除，随时更换或维修损坏和变形的配件。

安装气缸套时要严格按技术要求检验和装配。

在保修换环作业中，要选用弹力适当的活塞环，弹力过小，使燃气窜入曲轴箱吹落气缸壁上的机油，增大气缸壁磨损;弹力过大，直接加剧气缸壁的磨损，或因气缸壁上的油膜遭到破坏而加剧其磨损。

曲轴连杆轴颈和主轴颈不平行。

发动机因烧瓦等原因，会使曲轴因受到剧烈的冲击而变形，若不及时校正而继续使用，同样会加速气缸套磨损。

八、对气缸套各种损伤的检查方法，重点对磨损的检查方法

1气缸套损伤的检查方法

◆观察法:

◆测量法

◆故障分析法

◆无损探伤法

2气缸磨损的检测：

（1）测量部位：

选用适当量程的内径百分表按图1所示的部位和要求进行测量。

即：

在气缸体上部距汽缸上平面l0mm处，气缸中部和气缸下部距缸套下部l0mm处等三点，按①、②两个方向分别测量气缸的直径

（2）磨损程度衡量指标：

一般车型的磨损程度用

图4气缸内径测量部位

（2）圆度、圆柱度误差两个指标衡量。

3、测量气缸的方法：

①气缸圆度的测量：

选择合适的测杆，并使其压缩1—2mm以留出测量余量。

将测杆伸入气缸中，微微摆动表杆，使测杆与气缸中心线垂直，量缸表指示最小读数，即为正确的气缸直径。

用量缸表在部位①向（垂直于曲轴方向）测量，旋转表盘，使“0”刻度对准大表针，然后，将测杆在此横截面上旋转90°，此时表针所指刻度与“0”位刻度之差的1／2即为该缸的圆度误差；

②气缸圆柱度的测量：

用量缸表在A部位①向测量并找出正确直径位置。

旋转表盘，使“0”刻度对准大指针。

然后，依次测出其他五个数值，取六个数值中最大差值之半做为该气缸的圆柱度误差；

③气缸磨损尺寸的测量：

一般发动机最大磨损尺寸在前后两缸的上部，应重点测量这两

缸。

测量时，用量缸表在A部位①向测量并找出正确气缸直径的位置。

旋转表盘，使“0”刻度对准大指针，并注意观察小指针所处位置。

取出量缸表，将测杆放置于外径千分尽的两测头之间，旋转外径千分尺的活动测头，使量缸表的大指针指向“0”，且小指针处于原来的位置（在气缸中所指示的位置）。

此时，外径千分尺的尺寸即为气缸的磨损尺寸，按此找出该发动机气缸的最大磨损尺寸。

4．气缸修理级别（尺寸）的确定：

气缸磨损超过允许限度后或缸壁上有严重刮伤、沟槽和麻点时，应将气缸按修理级别镗削修理，并选配与气缸修理尺寸相符合的活塞及活塞环。

气缸修理尺寸可按下式进行计算：

修理尺寸=气缸最大磨损直径+镗磨余量（镗磨余量：

一般取0.10—0.20mm）

计算出的修理尺寸应与修理级数相对照，若与某一修理级数相等，可按某级数修理；若与修理级数不相符，应按向上靠合大的修理级数进行气缸的修理。

九、修理工艺方案

1、气缸套轻微拉痕或擦伤：

当气缸套磨损后各项指标均未超出说明书或标准的要求，可按以下方法予以修复。

轻微纵向拉痕可用砂纸或油石打磨，使拉痕表面光滑后继续使用。

较轻擦伤时可采用油石，锉刀或风砂轮等手工消除，使表面光滑后继续使用。

2、气缸套较大拉痕、擦伤、磨台和过度磨损：

镗缸修复气缸套内圆表面产生较大拉痕、擦伤和磨台，或者气缸套的圆度，圆柱度超标，但内径增加尚符合标准时，采用机加工（即镗缸）方法消除表面损伤和几何形状误差，但镗缸后的内径增量仍应在标准之内。

修理尺寸法：

当气缸套内径增量超过标准时，在保证气缸套壁厚强度的前提下进行镗缸，消除气缸套内圆表面的几何形状误差和拉痕、擦伤、磨台等损伤，再依镗缸后的缸径配制新的活塞组件，以恢复气缸套与活塞之间的配合间隙。

恢复尺寸法：

当气缸内径增量超标时，先镗缸消除气缸套内圆表面的几何形状误差和表面损伤，再根据气缸套壁厚要求增加的厚度可选用镀铬、镀铁或镀铁和镀铬的工艺，也可采用喷涂工艺，恢复气缸原有的直径。

气缸套会复后，装机正常运转前必须按说明书要求或视修理状况进行磨合运转。

气缸套裂纹的修理：

气缸套的裂纹可采用波浪键和密封螺丝扣合法修理，在裂纹上装上螺塞，以加强紧密性，也可在螺塞上涂上粘接剂，加强水密性

心得与体会

一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅巩固了我所学习的知识，也让我明白了合作精神的重要。

在完成课程设计的过程中，我需要查阅一些资料，翻翻以前的笔记，一些以前没弄懂的知识或者记得不是很确定的，都通过了这次课程设计得到了一定程度上的提高。

　　课程设计是我们将课本上的理论知识运用到生活实践上的一次难得的训练机会，这也是我们以后进入社会，参加工作一个必不可少的过程。

通过这次课程设计，我深深体会到只有扎实的掌握专业知识才能更好的适应后面的挑战，今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能够在社会更加激烈的竞争下站稳脚步。

通过这次气缸套修理工艺的制定，本人在多方面都有了更深的认识，比如说对气缸套产生的“穴蚀”、“拉缸”现象和气缸套的各种损伤的检查与修复都有了进一步的认识。

综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次设计实际训练从而培养和提高我们独立工作能力，巩固了船机检修、柴油机等课程所学的内容，掌握气缸套修理工艺制定的方法和步骤，懂得了怎样分析方案和确定方案，了解了其基本原理，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在这次设计过程中，体现出了自己独立完成设计，并且能够更好地运用所学知识。

体会到了理论与实践还存在差距，还知道了自己在哪些环节比较薄弱，对于哪方面知识还掌握的不够牢固。

通过这次课程设计，深深的感觉到了团队合作的重要性，所谓“三个臭皮匠顶个诸葛亮”，在设计过程中，同学们相互之间都给予了很大的帮助，所以课程设计才能更好、更快的完成。

此次课程设计，是我们运用所学到的知识朝实践过程迈了一大步，也为以后参加工作打下了更结实的基础。

评

语

指导老师：

评定成绩：