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[图文]拉缸故障的诊断 |
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| 拉缸故障的诊断 |
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作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2008-5-16 23:05:43  |
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正常情况下，往复式压缩机或内燃机的曲轴和连杆轴颈等运动部件飞溅出来的润滑油落到气缸壁上，由于活塞的“泵油”作用，使活塞环、活塞及缸套表面形成一层极薄的油膜。这层油膜一方面使运动部件之间的摩擦系数降低，另一方面使相对运动的零件间建立起流体压力，以支承活塞环和活塞。如果油膜形成良好，便可以保证机器正常运转，否则会产生拉缸现象。
一、故障机理
引起拉缸的原因比较多，但从拉缸的现象和机理分析，通常是由于活塞与气缸壁局部区域的油膜破坏所造成的。摩擦副表面产生的热量与其相对运动速度、作用压力和摩擦系数的乘积有关，摩擦产生的热量使局部区域温度升高，导致局部点状膨胀凸起。若这时如能及时得到润滑与冷却，就能将刚出现膨胀凸起的部分磨合掉；此时若不能得到良好的润滑与冷却，摩擦热会继续增长，热量又不能及时传出，会造成气缸与活塞过热，油膜完全破坏，使温度上升到高于金属粘附的临界温度时，凸起由点状发展成块状，硬质金属颗粒磨落成为磨料，加剧磨损的恶性循环，最终导致拉缸故障的发生。
拉缸可分为轻度拉缸和严重拉缸。轻度拉缸时，通常在气缸壁上有几条深约10μm左右的条状贯通拉伤痕迹，在排气口筋部及其上方或燃烧室附近有较大面积的拉伤痕迹，活塞环外表面只有局部拉伤条纹，在活塞裙部外表面无拉伤痕迹。严重拉缸时，在缸套工作表面会出现较大面积的拉伤痕迹，有非常明显的手触感，在活塞裙外表面有严重的较大面积的拉伤，甚至有明显的咬合痕迹，在这种情况下，很有可能发生抱缸故障，造成严重事故。
二、故障原因
根据上述分析可知，造成拉缸故障的原因主要如下：
(1)设计间隙过小或新缸套、新活塞、新活塞环配合间隙过小，磨合时间不够即投入使用；
(2)材质不均匀、局部膨胀量过大；
(3)柴油机油温过高，润滑油黏度降低；
(4)润滑油位过低；
(5)润滑油脏或主油道有异物；
(6)润滑油中进水；
(7)润滑油泵故障；
(8)冷却机低温强迫起动；
(9)活塞环折断损坏。
三、拉缸信号的特征及其分析
发生拉缸故障时，高频部分的能量变化较为显著。当内燃机活塞由下止点向上止点运动时，通过气缸套对气缸盖产生向上的冲击。由于在上止点处曲柄连杆机构侧压力换向，所以此时活塞对缸套的冲击最大，几乎与柴油机发火同步。柴油机出现拉缸故障后，油膜被破坏，活塞与缸套之间的摩擦比正常工作时大幅度增加，因此气缸盖向上的冲击力也有较大的增加。
图1所示，为某柴油机发生拉缸时的故障信号与正常信号的对比情况。正常工作时，柴油机发火时的加速度响应幅值为0.3860V，如图(a)所示。发生拉缸故障时，柴油机发火时的加速度响应幅值为0. 5042V，为正常时的1.31倍，如图(b)所示。
往复式压缩机或内燃机的气缸盖上振动加速度响应的功率谱分布在0～4.5kHz之间，大致可划分为如下三个频带：①0~1.5kHz；②1.5～3.0kHz；③3.0~4.5kHz。
正常工作情况下，能量主要均布在第一和第二个频带内，如图1（a)所示。
当柴油机拉缸时，第一和第二个频带比正常情况下略有增加，第三频带比正常时有所拓宽，而且能量也比正常时有明显增加，如图1(b)所示。
图1 某内燃机正常信号与拉缸故障信号对比
发生拉缸故障后，缸套内壁油膜被破坏，活塞环与气缸套在油膜被破坏的区域成为干摩擦，金属表面被拉伤，粗糙度大大增加，因而活塞环对气缸套由于摩擦而产生的激励为高频激励，这就是功率谱中第三个频带比正常时有所拓宽、能量也有明显增加的原因。
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