谈工程机械内燃机维修工艺改进

　　摘要：多年来，由于内燃机的修理工艺落后，旧的传统维修方法被绝大多数人所接受，严重影响了工程机械内燃机的修理质量。近年来虽然维修工艺也有一定的改善，但使用寿命没有得到根本提高。究其原因，工程机械使用寿命短，主要是维修管理不当造成的。不但影响了机械的完好率和施工成本，甚至造成严重的机械事故。不修还能用，越修问题越多。探索新的维修方法，尽快采用新技术、新工艺，摒弃旧观念、旧习惯，做到维修工作中的事半功倍，是工程机械维修行业的当务之急。
　　关键词：改变气门修理的误区，改变湿式缸套安装的误区，改变汽缸垫安装的误区，改变传统轴瓦修理工艺的误区，改变油底壳加油的误区
　　一、改变气门修理的误区
　　传统工艺认为：气门与气门座配对互研是为了得到一条良好的密封环带，保证气门良好的密封性。为此，制订了许多修磨和检验气门的作业规范。如：研磨好的气门接触环带必须呈均匀的银白色，不得有漏研的点和面，环带中部要研出一条“亮线”，检验时，用铅笔在接触面垂直于“亮线”划出若干条线条。然后使气门落座旋转一角度，取出观察。要求所有的线条均在中部被切断，不得漏线。也可用煤油、汽油或气压作密封试验或用专门的检验仪器检验其是否有渗漏现象。如有漏气、渗油，还需继续研磨。这种配对互研和检验质量的方法，不仅给修理作业带来很大困难，使用寿命也大为降低。
　　我在1988年修建孝柳铁路时，主管一个工程队几十台工程机械维修技术管理。当时虽然对机械按照严格的运转小时、走行公里数进行各级保养和大、中、小修理，但总是不到规定的保修间隔期发动机就出现窜油窜气，动力性能严重下降，能耗增加，发动机的使用寿命短一直是摆在面前的一道难题。
　　后来经过反复试验发现：经过配对研磨的气门，经过数小时运转后，接触面白色环带上的“亮线”已全部消失，甚至起了沟槽，宽度也有了明显的增加。
　　我用未进行配对互研的气门装配试验，经运转使用后发现，对发动机性能并无影响。反而气门的使用寿命有了显著提高。气门经过量研磨后再运行会出现磨损量较大，接触面出现斑点等问题。所以，发动机大修时，气门配对互研工艺是没有实用意义的。
　　试验还证明：密封性是气门修理质量的一个重要指标，但不是唯一指标。这是因为：气门经过光磨，气门座也经过铰削或光磨，虽会因光磨精度及误差造成气门微量漏气，但只需经过很短时期的磨合运转后，靠气门自身的拍击就会恢复密封性能。若是新气门，经过过量研磨反而破坏了浅表硬化层，使用寿命大为降低。
　　如何保证气门与气门座的密封性，是摆在工程机械维修工作者面前的问题，要注意做好以下几点：
　　1.不能过量消弱气门头的刚度。必须保证气门头的最小厚度。要求在同一台发动机上保持一致，以免发生弹性变形磨损。
　　2.必须保证气门落座压强。气门下陷或弹簧压力不足，会使接触面不能得到应有的变形压力，以致不能产生耐磨层。为此，修理时应在弹簧座下面加垫片来调整气门下陷量，弥补弹簧力不足，否则应重新镶气门座或更换弹簧。
　　3.避免气门头弹性变形磨损。为了减小气门头弹性变形力矩，铰气门座口时，可用45度铰刀铰削工作面，而用15度铰刀铰上口，调整接触面宽度；75度铰刀只能用来修整接触环带的不均匀度，不能用以调整接触环带的宽度。
　　4.接触环带的宽度应符合标准。接触环带的宽度是保证气门工作寿命的重要条件，过窄易起槽并使气门间隙改变，引起漏气、烧蚀；过宽易垫渣，出现斑点，落座压强也降低。
　　5.气门摇臂端与气门杆端的接触位置不得偏斜。否则等于给气门额外增加一个弯曲力矩，加速气门杆与导管的磨损，还影响气门平稳落座。
　　6.密封面应平整光滑，不允许歪斜。铰削气门座时，要垂直汽缸盖，气门导管必须同心。为此，可用气门砂稍加研磨，也可用红丹油检查，要求四周都有接触印痕（允许有断续不接触）。气门杆在导管内上下运动时，应无阻滞现象。
　　7.修磨好的气门，装配前应作平衡燃烧室的相互调整。若相差太大无法调整时，则应更换或重铰气门座。
　　8.为保证密封，便于起动，气门头可磨出0.5-1度的干扰角。使气门接触锥面大口接触，不得磨成小口接触，以防漏气。
　　9.光磨好的气门，若锥面光洁度较好，一般不需与气门座配对互研。
　　在用铰刀铰削气门座时发现：气门座磨损量或下陷量大时，容易铰削；磨损量小时就难以铰削，产生铰刀打滑现象，说明表面有一层硬度很高的硬化层。实践证明：气门与气门座在工作一段时间后表面硬度发生了变化。接触面宽的硬度低，窄的硬度高。硬化层是由气门落座时的拍击，在一定的压强下会促使表层金属晶格变形，产生变形应力而生成的。此硬化层随着磨损不断生成，因而耐磨性大为提高。但也随着气门下陷量的增大，接触面宽度增加，气门落座拍击压强减小，变形应力也随之降低，气门及气门座的耐磨性也逐渐降低。
　　当然，若气门接触面过窄，低于1.5毫米，落座拍击压强过大，造成气门头起槽，则下陷量迅速增大，而改变了气门间隙，造成关闭不严漏气，导致气门头变形及烧蚀等不良后果。还会由于散热不良而加速接触面的高温氧化变形，漏气及烧蚀。
　　若气门接触面过宽，大于2.5毫米以上，落座拍击压强不够，不足以产生表面硬化层，耐磨性也不高。
　　气门落座拍击压强的大小除与接触面宽窄有关外，还与发动机转速、气门间隙大小、气门弹簧的弹力等因素有关。发动机超速运转时，会使挺杆脱离凸轮轮廓而跳起；气门落座时，又会发生大的冲击而起槽。若气门弹簧弹力不足，将会因气门落座拍击压强不足而难以形成表面硬化层。
　　特别要强调的是：为延长气门及气门座的工作寿命，修理时必须保证接触面的宽度，气门头下沉量和气门弹簧的弹力等在规定的范围内。
　　我们在更换烧蚀的缺口气门时发现，若排气门头有翘曲变形或烧蚀缺口，则其接触面宽度很不均匀。这是因为排气门大部分热量是靠与气门座的接触散去。但由于散热面宽窄不均，使气门头各部散热速度不均，产生了温差应力。当此应力超过材料的弹性极限时，气门头即发生翘曲变形，造成漏气，严重时就会发生烧气门故障。[!--empirenews.page--]
　　气门间隙的调整有人认为：间隙大一点进、排气充分，还可以防止气门烧蚀。实际上恰好相反，气门间隙调大，工作时气门行程减小，开度不够，使进气量不足，或排气不畅，由于进气门阻力增大，反而降低了内燃机功率。同时磨损加剧。
　　二、改变湿式缸套安装的误区
　　安装内燃机气缸套阻水圈时，往往为了防止阻水圈处漏水，选用其断面大于缸套槽断面的阻水圈，并涂上漆，铅油或防漏膏等，然后用螺旋压缸器或垫木块用大锤打入。
　　实践证明：用这种方法安装缸套，不但难以防止阻水圈处漏水，而且有时挤烂了阻水圈，容易引起缸套变形，还需取出重新装配。这是因为阻水圈截面积过大，高出过多，在槽内安装，经挤压变形后，余隙不足以容纳阻水圈的变形量。经加压安装，则会切坏阻水圈，引起漏水的可能性较大。由于安装缸套施加压力过大或用大锤打入，引起的缸套变形。
　　缸套和阻水圈的正确安装方法是：阻水圈断面或高度要符合标准，与槽的配合余隙适当，缸套下凸出圆柱与缸套安装孔间隙符合要求，安装前应检查湿式缸套与安装孔系的动配合，上下凸肩处均有间隙。缸套在未装阻水圈前，放入安装孔，应无阻滞且可灵活转动。径向晃动量不应过大。
　　缸套高出缸体量可用深度游标卡尺检查，也可用平尺和厚薄规检查。高出量不合适，可用增减调整垫片的方法进行调整。
　　安装阻水圈应选用耐油、耐热及弹性好的橡胶圈。装入槽后，要求松紧度适当，还要检查高于槽外的量及两边的预留胀量，如不合适，应修整阻水圈或另行更换。装好的阻水圈，表面涂以肥皂水或稀油。用双手将缸套推入。如推不进，应取出查明原因，不可强行压入。
　　若阻水圈过高，可进行调整，但高度h不得小于0.80～1.00毫米。按规定装入槽内，不得扭曲。
　　我们注意到：由于安装缸套不当造成的变形，不易检查，常被忽略。因而引起缸套的早期磨损，活塞环折断，活塞偏磨及上油排烟等故障。
　　所以，缸套安装后，需要用量缸表在两个垂直方向进行细致的检查，看有无安装引起变形。检查部位是缸套上凸缘及下阻水圈处的缸径。如查明缸套有变形，应取出另行安装。
　　湿式缸套上端面约高出缸体上平面0.13～0.18毫米，可在装配时用垫片调整。若高出量过小，易造成漏气、漏水、烧缸垫;过高又会使缸套变形或压裂安装孔凸肩，这都是需要注意的。
　　三、改变汽缸垫安装的误区
　　气缸垫的卷边一面一律朝向汽缸体的方法：实际上，汽缸垫的安装应有方向性。由于金属石棉垫缸孔处卷边的一面高出了一层金属，对与它接触的平面会造成单面压痕变形，因此，卷边的一面应朝向易修整的接触面或硬平面。对于缸体、缸盖同为铸铁者，卷边面应朝向气缸盖。对于缸体为铸铁、缸盖为铝合金者，卷边面应朝向汽缸体。
　　缸盖螺栓应按规定的顺序和力矩拧紧。只有这样才能防止或减少汽缸盖翘曲变形和气缸垫被冲坏的故障发生。
　　四、改变传统轴瓦修理工艺的误区
　　1.传统的刮瓦工艺：内燃机的曲轴主轴承，连杆轴承换新时，只有经刮削才能保证修理质量，实际上存在很多缺点，尽管接触面达到75%以上，松紧度也合适，但轴颈和轴承的早期磨损是不可避免的，严重时还会引起烧瓦抱轴。这是由于现代内燃机无镗刮量的轴承刮削后，把性能良好的第三层刮掉了，轴承工作面受到破坏，光洁度降低，刮削时很容易跳刀和粘刀，将工作面拉伤或呈波纹型，曲轴运转时容易造成局部油膜峰值压力过高，加速了轴承的疲劳剥落。另外，由于润滑油的流通量受阻，使轴承局部温升过高而降低了合金的疲劳强度。严重时，还会出现工作面的龟裂或脱皮。
　　所以，柴油机轴承的表面材料大多采用高锡—铅合金及有第三工作层的铜铅合金。合金层较薄，如将其刮掉，会破坏工作层的良好性能，是不允许刮削的，只能按相应的尺寸选配；如果没有合适尺寸的曲轴轴承，必要时可采用基孔制方法磨削曲轴，以求轴承在座孔中有较好的圆度，以保证良好的油楔作用，避免发生过高的油膜峰值压力和表面光洁度被破坏。
　　修理时要注意的是：⑴滑动轴承不能用刮配的方法达到75%～85%接触印痕来作为衡量修理质量的标准。应在不经刮削的情况下，使轴承与轴颈的配合间隙符合要求，轴能在轴承中转动且无明显阻滞，轴承工作面无明显摩擦接触印痕。⑵轴承与轴颈的配合间隙应符合原厂规定。
　　2.内燃机轴瓦磨损后在瓦背上加垫：实际上在瓦背上加垫后，将破坏其与曲轴的原有间隙，使得接触面积和配合紧密度没有保障，当内燃机工作时就会导致轴瓦松动，破坏轴与瓦之间的油膜，使其导热和润滑的性能下降，并且会产生边界摩擦，甚至造成轴瓦烧熔而咬死在曲轴上。
　　五、改变油底壳加油的误区
　　对内燃机油底壳加油宁多勿少，认为加少了容易引起烧瓦抱轴，加多了关系不大。其实机油加多了，对内燃机同样会造成危害。主要是增加曲轴、连杆的转动阻力，同时使飞溅到缸壁上的机油增多，导致燃烧室积炭增加。因此，机油加多了就会降低内燃机功率，反而增加磨损，引起排蓝烟等故障。
　　六、维修工作者要掌握科学方法
　　要从根本上提高工程机械内燃机的修理质量，延长机械使用寿命，就必须经过试验和改革途径，掌握科学的维修方法，解决维修工作中的不当因素。最大限度地提高机械完好率来降低施工成本，这是我们维修技术工作者努力的方向。

《谈工程机械内燃机维修工艺改进》

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