柴油机⽓缸的检测和修复
本⽂介绍了柴油机⽓缸的检测和修复⽅法，即针对在⽓缸出现的故障和故障产⽣的原因，实施⽓缸修复，以修复柴油机，使之达到设计要求，实现减少废品损失，有效降低⽣产成本的⽬的。
关键词：机电设备维修技术⽓缸磨损检查修复
随着我国社会主义市场经济体制的建⽴和深⼊，整个⼯业⽣产对现代化设备的需求和依赖程度越来越⾼。实践表明，⼯业企业的⽣产设备的技术状态对产品⽣产率、质量、成本、安全和环保等，在⼀定意义上可以说有决定性作⽤。这也是现代科学和社会经济互相渗透、互相促进、互相结合的⼀种必然趋势。
现代化设备是现代科学技术的荟萃，柴油发动机得到了⼴泛应⽤。近⼏年来我国先后引进或⾃主研发了很多机型，柴油机的产量和品种⽇益增长，柴油机的故障也越来越多，产⽣的原因千奇百怪，对修理⼈员的要求也越来越⾼，作为机电设备维修⼈员柴油机对于我们这个专业有着重要意义。⽓缸是柴油机的⼼脏，柴油机⽓缸的修复技术是我们⼤学所学专业知识的必修科⽬。柴油发动机⽓缸体的⽓缸在磨损后，在修理过程中，需要更换整个⽓缸体，从⽽造成维修成本过⾼。本⼈在实践中，参考了⼀些柴油机维护和修理的技术书籍，将柴油发动机⽓缸体的⽓缸进⾏修复，使其恢复技术标准，保证了发动机的⼯作性能，延长了发动机缸体的使⽤寿命，有效的降低了维修成本。
1.⽓缸的介绍 (4)
1.1⽓缸的结构形式 (4)
1.2⽓缸套⼯作环境 (4)
1.3⽓缸套的功⽤ (4)
1.4⽓缸的磨损规律 (5)
2.⽓缸的修复⼯艺 (7)
2.1柴油机故障 (7)
2.2对⽓缸进⾏检查 (7)
2.3数据的分析 (9)
2.4结论 (9)
2.5分析原因 (10)
2.5.1磨损原因 (10)
2.6解决⽅法 (13)
2.6.1轻微拉痕擦伤的处理 (13)
2.6.2⽓缸套较⼤拉痕、擦伤、磨台的处理 (13)
2.6.3对⽓缸套裂纹的处理 (16)
2.6.4⽓缸套的⽀承轴损伤处理 (16)
2.6.6防护措施 (17)
3.使⽤过程中要注意的事项 (19)
⼼得与体会..................错误！未定义书签。致谢. (21)
参考⽂献 (22)
1.⽓缸的介绍
1.1⽓缸的结构形式
⽓缸内表⾯由于受⾼温⾼压燃⽓的作⽤并与⾼速运动的活塞接触⽽极易磨损。为提⾼⽓缸的耐磨性和延长⽓缸的使⽤寿命⽽⼜有不同的⽓缸结构形式和表⾯处理⽅法。⽓缸结构形式有三种：⽆⽓缸套式、⼲⽓缸套式、湿⽓缸套式。
这次主要对湿式⽓缸套的⽓缸进⾏检修。
湿式⽓缸套外壁与冷却液直接接触，壁厚5~8mm，利⽤上下定位环带实现径向定位，轴向定位靠⽓缸套上部凸缘与机体顶部相应的⽀承⾯配合实现。湿式⽓缸套的优点是机体上没有密封⽔套，容易铸造，传热好，温度分布⽐较均匀，修理⽅便，不必将发动机从汽车上拆下就可更换⽓缸套。缺点
是机体刚度差，容易漏⽔。
1.2⽓缸套⼯作环境
⽓缸套是柴油机重要⽽⼜易于损坏的零件。⽓缸套上部内表⾯是燃烧窒的组成部分，直接受到燃⽓的⾼温、⾼压和腐蚀作⽤，与活塞组件的相对运动使其承受侧推⼒和强烈地摩擦，⽓缸套外圆表⾯与⽓缸体内壁组成冷却⽔腔，受到⽳蚀和电化学腐蚀作⽤。
1.3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）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。
1.4⽓缸的磨损规律
1.4.1⽓缸套在正常情况下的磨损规律
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。
图1形状变化，时间与磨损量之间的变化关系曲线
1.4.2⽓缸套在特殊情况下的磨损规律
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。
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。
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。
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。
2.⽓缸的修复⼯艺
2.1柴油机故障
查阅故障修理、定期检查、定期检测及事故等记录；向机械动⼒员、操作⼯⼈员及维修⼯⼈等了解状况。
此柴油机在⼯作出现声⾳异常。
2.2对⽓缸进⾏检查
拆开后发现⽓缸出现磨损，拉缸，裂纹，⽳蚀等，针对这些问题做了如下测量。
2.2.1⼯量具的准备
把内径百分表装在表杆的上端，并使表盘朝向测量杆的活动点，以便于观察，使表盘的短针有 1-2mm 的压缩量。
根据⽓缸的直径，选择合适的测量接杆，并将其固定在量缸表的下端。接杆固定好后与活动测杆的总长度应与被测⽓缸的尺⼨相适应。
校正量缸表的尺⼨，将千分尺校正到被测⽓缸的标准尺⼨，再将量缸表校准到千分尺的尺⼨，并使伸缩杆有 2mm 左右的压缩⾏程，旋转表盘，使表针对正零位。⽤量缸表进⾏测量时，应注意使测量杆与⽓缸轴线保持垂直位置，以达到测量的准确性。当摆动量缸表时，其指针指⽰到最⼩读数时，即表⽰测量杆已垂直于⽓缸的轴线，这时才能记录读数，否则测量不准确。
2.2.2测量数据
根据⽓缸的磨损规律。分别测量⽓缸平⾏、垂直⽅向⼆组数值的磨损量。
测量钢套内径尺⼨，记录在表中:
测量部位⽓缸推⼒⽅向mm 轴线⽅向
选⽤适当量程的
内径百分表按图所⽰上部90.2
2.3.1⽓缸套零件图（6ESDZ43/82B），
2.3.2⽓缸套的主要技术要求
缸套内孔的磨损的最⼤允许值
⽓缸的粗糙度要求
2.4结论
通过外观检查和数据分析发现⽓缸出现了拉痕、擦伤、磨台、磨损、拉缸、⽳蚀、裂纹。
2.5.1磨损原因
磨损由机械摩擦引起，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。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。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。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。
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。
2.5.2拉缸原因
拉缸主要是由“拉缸”引起，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。
“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。
（4）活塞及活塞环质量差。
2.5.3⽳蚀原因
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：
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，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。
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。
2.6解决⽅法
2.6.1轻微拉痕擦伤的处理
内孔表⾯的纵向拉痕，若宽度不超过内径的0.2%，深度不超过内径的0.05%，拉痕总数不超过3条，且两条拉痕间隔不⼩于50mm时，可⽤砂纸或油⽯磨光，使拉痕表⾯光滑圆顺后继续使⽤。
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。
2.6.2⽓缸套较⼤拉痕、擦伤、磨台的处理
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。镗削⽓缸，⽬前采⽤同⼼镗削，镗削设备有T716型单柱⾦钢镗床和T8011型移动式镗磨缸机等。各缸必须采⽤同⼀级修理尺⼨。为了保护镗⼑和保证加⼯精度，镗削时第⼀⼑和最后⼀⼑的进⼑量不得超过0.05mm。⽓缸在经过镗削后，表⾯有螺旋形加⼯⼑痕，达不到配合质量和最终尺⼨要求，还需进⾏精加⼯，即珩磨。常⽤的珩磨设备采⽤M4215型⽴式珩磨机，应选择粒度适当的砂条，并调整好砂条的切削压⼒。
⽓缸套镗削修理⼯艺，可以⽤修理尺⼨法对缸套进⾏镗削修理，具体⼯艺如下：
确定⽓缸的镗削量，确定⽓缸修理尺⼨后，选择同级修理尺⼨的活塞，并依此测定每个活塞部的尺⼨，结合配合间隙和研磨余量确定各缸镗削量，镗削量等于活塞裙部最⼤直径减去⽓缸最⼩直径，加上配台间隙再减去研磨余量，研磨余量⼀般为0.03～0.05毫⽶，配合间隙由各机型技术标准确定，镗削量确定以后，再根据镗缸机的允许吃⼑量和⼯艺要求，确定每次吃⼑量和镗削次数。
选择镗削⽅法.镗削⽅法可分为同⼼镗和偏⼼镗两种，同⼼法是利⽤⽓缸未磨损部位（如⽓缸顶部或底部）为对中正基准，镗削后⽓缸中⼼线与
原中⼼线重台，偏⼼法是以⽓缸磨损量最⼤部位为基准，镗削后⽓缸中⼼线与原中⼼线不重台（向磨损量较⼤的⽅向偏移），当磨损严重时，偏⼼法可减少镗削量，延长了⽓缸使⽤寿命，装配时中⼼线偏离⽅向必须置于连杆摆动平⾯，以保持各缸中⼼距不变，当偏磨较⼩时应采⽤同⼼镗法。
选择镗削设备有T716型⾦刚镗床和T8014型移动式镗缸机。
T716型⾦刚镗床，装卡时将缸套倒放在专⽤夹具定位盘上，利⽤调整螺栓将其压紧在⽓缸套上固紧，为保证缸套镗削后的中⼼线不偏斜，定位盘上放置缸套的凹肩必须在镗床上加⼯出来并在定位盘上作记号，使⽤时对准原记号的⽅向，以免主轴与⼯作台不垂直，引起缸套中⼼线偏斜，专⽤定位盘与加⼯镗床要配对使⽤，不可乱⽤。
T8014型移动式镗缸⼯艺要点，T8014型移动式镗缸机具有体积⼩、移动⽅便、价格低、操作灵活的优点，是⼩型修理单位和个体修理理想的镗缸机。
检查和修理⽓缸体上平⾯，当缸体上平⾯变形过⼤时，应先校正或修磨，将镗缸机放置在⽓缸体上平⾯上，使镗杆对正需要镗修的⽓缸孔，将镗缸机初步固定，将镗杆降⾄⽓缸上部或下部末磨损部位，转动定⼼指旋钮，使定⼼指外伸抵住缸壁，借定⼼指的外伸⼒使镗缸机微微移动镗杆位置，处于⽓缸中⼼，紧固镗缸机。
将测微器固定在镗杆头上，测量镗⼑的实际尺⼨，若尺⼨不符合要求，则取出镗⼑架转动调整螺钉，直⾄所需尺⼨为⽌，在调整中，要⽤测量器反复测量，调整正确后，将镗⼑架固定螺钉扭紧，随后⽤测微器再依次复查。
镗削规范同上所述，但第⼀⼑和最后⼀⼑的吃⼑量均为0.025～0.05毫⽶，根据缸套长度校正⾃动停⼑控制杆的位置，开机搪削后，应依次⾛完全程，中间不许停车，以免留下⼑痕接茬。
镗削后对柴油机⽓缸套进⾏研磨
柴油机⽓缸套研磨的⽬的⾜为了消除⽓缸搪削后的加⼯痕迹和微⾰误
形状差，降低表⾯粗糙度，提⾼使⽤寿命，⽓缸套研磨⼯艺要点如下：
将镗削好的缸套与缸体配装在⼀起，置于研磨机⼯作平台上。
将镗削好的缸套与缸体配装在⼀起，置于研磨机⼯作平台上。
将选择好的砂条安装在研磨头上，检查其圆柱度误差,⼀般应不⼤于0.2
毫⽶，否则应在砂条下⾯加垫⽚，或把砂条⾼出的部位磨去。
确定砂条对缸壁的压⼒，将研磨头放进⽓缸内，⽤⼿旋转调整盘，使砂
条向外张开，⾄砂条贴紧⽓缸壁，松⼿后在研磨头重⼒作⽤下刚不下落，上
下移动⼜⽆太⼤阻⼒为宜。
运动速度选择，研磨头上下往复运动的速度⼀般为10～15⽶/分钟，圆
发动机缸周速度为50～70⽶/分钟。
研磨时,⼀定要加冷却液（⼀般为煤油或煤油中加15%-20%的锭⼦油）, 以清洗缸体磨屑和冷却缸体。
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