在正常工作情况下,气缸的工作表面和活塞环相互移动的区域形成不均匀磨损。磨损的主要特征和原因如下。
从圆柱体的纵剖面看,磨损的圆柱体变得“上下起伏”,失去了原来的形状,称为“圆锥”。“锥形”磨损的原因如下:
发动机工作时,活塞环在自身弹力和传递到后面的气体压力的作用下,压在气缸壁上。在活塞上止点时,作功冲程中活塞环对气缸壁产生的压力最大,第二环高达2940103Pa,第三环高达735103Pa。同时,高压破坏油膜,造成边界润滑,加重气缸磨损;而且随着活塞的向下运动,压力急剧下降,活塞环对缸壁的压力有高有低。气缸顶部活塞环的非接触部分几乎没有磨损,形成一个明显的台阶,俗称“缸肩”。
气缸壁多为飞溅润滑,容易造成气缸上部供油困难,且上部温度高,润滑油粘度稀释严重,易流失,不易形成油膜。即使有油膜,也可能被烧伤。此外,混合气中的细小油滴冲走了气缸上部的油膜,破坏了活塞环的刮擦等因素,导致气缸上部润滑不良,容易使活塞环与气缸壁形成干摩擦或边界润滑,必然导致气缸上部磨损加剧。
当空气和燃油中的灰尘和杂质燃烧,积碳附着在缸壁上形成磨料时,磨损加剧并逐渐平缓,损坏程度逐渐降低。
从气缸的纵剖面看,磨损最严重的部位一般在活塞到达上止点时第一环对应的气缸壁处,使气缸磨损,形成一个上大下小的“圆锥体”。
首先,酸性物质进入气缸,燃烧时产生的水蒸气与废气中的CO2和NOX相遇,形成酸性物质,附着在气缸壁上,腐蚀气缸体。钢瓶的工作温度越低,越容易产生酸性物质,腐蚀越大。在多缸发动机中,第一缸的前壁和尾缸的后壁具有更好的冷却效率,从而导致更大的腐蚀和磨损。其次,在作功冲程中,活塞对气缸壁主轴承面的侧压力很大,破坏了润滑油膜,增加了气缸主轴承面的磨损。
从圆筒纵剖面看,圆筒中间磨损最严重的部位俗称“腰鼓”。气缸“腰鼓”磨损的主要原因是磨粒磨损。空气中的灰尘和润滑油中的杂质夹在活塞环和气缸壁之间,在活塞上下运动时形成有害的磨料。由于活塞在气缸中部运动最快,磨料对气缸壁的研磨作用在气缸中部也最严重,造成气缸的“腰鼓”磨损。当活塞在气缸中移动时,侧向压力作用在左侧。
因为连杆弯曲后没有校正,所以活塞无论往哪里跑都是倾斜的。连杆扭曲弯曲未矫正,连杆中心线偏移,造成缸壁偏磨。曲轴轴向间隙过大导致活塞和连杆组偏移,导致气缸单侧磨损严重,气缸异常磨损。就原因而言,是制造、使用、维修等因素造成的。由于某些零件修理和装配不当,活塞在气缸内运动不规则,造成异常磨损。
汽修行业通常采用经验法和上下测量比较法来确定是否大修,因此随机测量误差较大。为了达到准确测量和正确判断,引入了专用工具(内径百分表,俗称缸径规)测量气缸表面的几何尺寸,并对测量数据进行分析,判断发动机气缸的磨损情况,根据情况进行修复。
首先将百分表安装在指示杆上,使小指针处于零位,拧紧固定螺母。其次,根据量筒的标准尺寸,选择合适的测量连杆,固定在量筒台的下端。然后,将千分尺调整到圆柱体的标准尺寸,再通过千分尺将量筒台调整到圆柱体的标准尺寸(使测量杆有1.5-2mm左右的压缩量,视小指针的位置而定)。同时旋转刻度盘,使大指针对准零位。此时,气缸缸径表已被重新安装。
测量气缸时,用手握住绝缘套,将测量杆移至待测部位,缓慢摆动量规杆,使内百分表的测量杆垂直于气缸轴线(可通过观察百分表指针的摆动来判断:当指针指示最小值时,表示测量杆垂直于气缸轴线)。
如果百分表头上的大指针正好在“0”处,小指针在原来的校准位置1.5-2mm,说明被测气缸的气缸直径等于其校准尺寸;如果用标准尺寸校准,说明缸孔尺寸和标准尺寸一样,没有磨损。如果百分表头上的指针顺时针旋转,经过“0”的位置,说明圆柱体直径小于标准尺寸;否则说明比标准大,气缸磨损。注意小指针的位置变化。
根据国家标准,圆度误差和圆柱度误差应多点测量。但根据以上对气缸磨损规律的分析,测量位置应在活塞环运动区域,一般应选择三个位置。即活塞环的三段对应上止点位置、磨损最大的缸壁、缸的中间位置和磨损最小的下部。每段测量两个垂直和水平值,填入六个值,然后计算圆度误差、圆柱度误差、原始修订等级和当前修订等级。
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