大功率柴油机缸套、活塞环早期磨损攻关总结

zhangqiang03656

大功率柴油机缸套、活塞环早期磨损攻关总结

针对营销分公司九月份提出的“大功率柴油机在北海市场批量出现缸套、活塞环早期磨损、活塞环卡阻、机油耗高”问题，公司十月份将其列入《06年质量整改项目》，技术中心通过为期两个月的攻关已取得一定成效，现总结如下：
一、原因分析
技术中心经过分析，认为引起上述问题的主要原因是：随着柴油机功率、强化程度的不断提高，原设计的“缸套、活塞、活塞环”摩擦副在材质、结构、性能等诸多方面已不能满足新机型的要求，此外各“摩擦副”间的匹配不尽合理、润滑油的品质以及用户的使用习惯与主机的性能不配套等也是引起早期磨损的因素。
二、改进方案
技术中心召集相关配套单位——成都银河动力公司的文总、欧总以及仪征双环公司产品研发部主任工程师铁工、质检科杨科长，共同研讨分析，根据柴油机性能要求，从材料、加工工艺、质量保证等方面对相关零件进行改进设计。
具体改进方案：
1、
活塞环
由仪征双环有限公司对第一道环（982-05-006、N761-05-006b）尝试采用渗陶处理新工艺，提高活塞环的耐磨性。改进后的第一道环图号为：982-05-006L、N761-05-006L。仪征双环10月25日前提供N761-05-006L实物100缸付、982-05-006L实物300缸付。
2、
活塞
①
由成都银河分别对T8138ZLCz及T6135ZLCzU柴油机活塞（982ZL-05-001L、NTU762ZL-05-001L）头部、裙部、活塞销孔的椭圆度等局部结构改进设计。
②
适当加大活塞第一、二道环的环槽背隙。
成都银河于11月5日前提供改进后的NTU762ZL-05-001L活塞100只、982ZL-05-001L活塞300只。
3、
缸套
①督促成都银河动力公司对其磨损严重的缸套进行材质化验、分析，并加强生产过程的质量监控。
②由成都银河考虑在缸套材料中尝试添加适量合金元素、提高耐磨性。
③由成都银河改进缸套内孔表面的网纹结构。
成都银河动力11月5日前提供NTU761-02-002L缸套100只、982-02-002L缸套300只。

三、试验验证

序号	时间	试验 台架	代表 机型	柴油机 编  号	验  证  方  案	结        果
1	11月 8~9日	3#	T6135ZLCzU	062235	更换NTU762ZL-05-001L活塞、N761-05-006L第一道活塞环、改进后的缸套（更改网纹结构，图号：NTU761-02-002L），进行推进特性试验、测量曲轴箱气体漏气流量、12h标定点机油耗试验；实际运行约18小时，拆检活塞、缸套、活塞环、连杆衬套等零件。（昆仑牌40CC机油）	① 主要性能： 燃油耗213g/kW·h； 机油耗0.35g/kW·h； 涡前排温 ＜540℃                ② 曲轴箱漏气流量： 标定点：0.486m3/h； 超负荷点：0.492m3/h； 50%负荷点：0.492m3/h； ③ 拆检结果： 第四缸第二环卡死； 活塞环早期磨损明显； 连杆小头衬套早期磨损明显、内表面有不明原因的穴蚀点（连杆衬套为南通产）。
2	11月 8~9日	4#	T6138ZLCzU	063735	更换982-05-006L第一道活塞环、改进后的缸套（更改网纹结构），982-02-002L进行推进特性试验、测量曲轴箱气体漏气流量、12h标定点机油耗试验；实际运行约18小时，拆检活塞、缸套、活塞环、连杆衬套等零件。（昆仑牌40CC机油）	① 主要性能： 燃油耗201.2g/kW·h； 机油耗0.4g/kW·h； 涡前排温 ＜505℃                ② 曲轴箱漏气流量： 标定点：0.362m3/h； 超负荷点：0.12m3/h； 50%负荷点：0.64m3/h； ③ 拆检结果： 活塞、缸套、活塞环、连杆衬套均正常，该机已恢复。
3	11月 24~27日	4#	T8138ZLCz	暂无机号，该机由试验室TC8138ZLCz样机改制而成	更换982ZL-05-001L活塞、982-05-006L第一道活塞环、改进后的缸套（更改网纹结构）982-02-002L，进行推进特性试验、测量曲轴箱气体漏气流量、12h标定点机油耗试验；实际运行约18小时，拆检活塞、缸套、活塞环、连杆衬套等零件。 （昆仑牌40CC机油）	① 主要性能： 燃油耗201.5g/kW·h； 机油耗0.68g/kW·h； 涡前排温 ＜495℃                ② 曲轴箱漏气流量： 标定点：0.784m3/h； 超负荷点：0.78m3/h； 50%负荷点：0.624m3/h； ③ 拆检结果： 第五缸第二道环卡死； 活塞环早期磨损明显； 第五缸缸套早期磨损。

测试数据见下表：（台架编号指技术中心新产品试验室的台架）


注：11月24~27日在4#台架上用成都银河生产的982ZL-05-001L活塞、982-05-006L第一道活塞环、改进后的缸套在T8138ZLCz柴油机进行试验，拆检后同时发现，活塞“裙部”磨损异常（磨损起始位置不一致、上下不连惯），经与厂家联系，可能为加工质量问题。
四、试验结果分析、完善改进
从试验后的拆检结果看，本次改进未见明显效果。11月15日技术中心再次邀请成都银河动力公司的文总、欧总以及仪征双环公司研发部主任工程师铁工，探讨进一步改进方案。
   修改后的方案为：
1、
关于活塞环
由仪征双环公司按以下方案设计并提供图样。
①
138柴油机：
第一道活塞环采用YH22材料、“渗陶”处理，图号为982-05-006Y。其余环的结构、材料暂不变。12月1日前提供实物300~500缸付。
   ②135柴油机：（两套方案并存）
方案1：一环采用渗陶处理，即仍为N761-05-006L；
            二环厚度减薄0.015~0.020，扭曲倒角为C0.8~1.0，图号为NTU761-05-008Y；
        三、四环不变；
        11月25日前提供实物300缸付。
方案2：一环采用渗陶处理，即仍为N761-05-006L；
            仪征双环将第二环设计为梯形环（合金铸铁），图号为NTU761-05-008YL；
            第三、四道活塞环不变。
            12月1日前提供实物90缸付。
2、关于活塞
仪征双环公司将设计的NTU761-05-008YL活塞环图样提供给成都银河动力公司，成都银河动力公司按以下方案设计活塞（图号为NTU762ZL-05-001Y）并提供图样：
   ①第二道活塞环槽改为梯形结构；
     ②第二道活塞环槽与活塞背隙略大于第一道活塞环槽背隙；
12月1日前提供上述实物60只。
3、关于缸套
成都银河动力公司从添加微量元素、表面处理技术、网纹结构等方面考虑改进，提高缸套的耐磨性。
五、第二次试验验证
测试数据见下表：（注：台架编号指技术中心新产品试验室的台架）

序号	时间	试验 台架	代表 机型	柴油机 编  号	验  证  方  案	结        果
1	12月4~5日	3#	T6135ZLCzU	062235	更换NTU762ZL-05-001L活塞、N761-05-006L活塞环、NTU761-05-008Y活塞环；NTU761-02-002L缸套（更改网纹结构），进行推进特性试验、测量曲轴箱气体漏气流量、12h标定点机油耗试验；拆检活塞、缸套、活塞环、连杆衬套等零件。 （昆仑牌40CC机油）	①主要性能：燃油耗212g/kW·h； 机油耗0.54g/kW·h； 涡前排温 ＜539℃                ②曲轴箱漏气流量： 标定点：0.668m3/h； 超负荷点：0.798m3/h； 50%负荷点：0.474m3/h； ④拆检结果：第五缸第二道环卡死；活塞环早期磨损明显；连杆小头衬套早期磨损明显且内表面有不明原因的穴蚀点。活塞火力岸积碳较严重。
2	12月11~14日	3#	T6135ZLCzU	062235	更换新的序号1的配置。 （采用长城牌40CD机油）	①主要性能：燃油耗210g/kW·h； 机油耗1.26 g/kW·h； 涡前排温 ＜510℃                ②曲轴箱漏气流量： 标定点：0.664m3/h； 超负荷点：0.87m3/h； 50%负荷点：0.564m3/h； ③拆检结果： 活塞、缸套、活塞环、连杆衬套均正常，活塞火力岸有积碳。 第五缸活塞二、三环之间裙岸一块组织剥落。（周向约1/5）
3	12月14~15日	3#	T6135ZLCzU	062235	更换NTU762ZL-05-001Y活塞、N761-05-006L活塞环、NTU761-05-008YL活塞环、NTU761-02-002L缸套（更改网纹结构），进行推进特性试验、测量曲轴箱气体漏气流量、12h标定点机油耗试验；拆检活塞、缸套、活塞环、连杆衬套等零件。 （昆仑牌40CC机油）
4	12月6~7日	4#	T8138ZLCzU	该机由试验室TC8138ZLCz样机改制而成，暂无机号。	更换982ZL-05-001L活塞、982-05-006Y第一道活塞环、改进后的缸套（更改网纹结构）982-02-002L，进行推进特性试验；测量曲轴箱气体漏气流量；12h标定点机油耗试验；拆检活塞、缸套、活塞环、连杆衬套等。 （昆仑牌40CC机油）	①要性能：燃油耗＜202g/kW·h ； 机油耗0.68g/kW·h 涡前排温 ＜490℃                ②轴箱气体漏气流量：标定点：1.302m3/h；超负荷点：1.42m3/h；50%负荷点：0.534m3/h； ③拆检结果：缸套、活塞环、连杆衬套均正常、活塞火力岸有积碳。

12月14~15日在3#台架用成都生产的NTU762ZL-05-001Y活塞、N761-05-006L活塞环、NTU761-05-008YL活塞环、NTU761-02-002L缸套在T6135ZLCzU柴油机上试验。拆检时发现，第五缸缸套上部约30~40范围内网纹为横向，经与厂家联系认为此现象为缸套加工质量问题。
12月18日成都来人，认为11月24~27日在4#台架上试验的T8138ZLCz柴油机，第五缸第二道环卡死系活塞第二环槽加工尺寸过小引起。已对所供活塞进行全数检验。
六、总结
通过以上的试验、摸索，技术中心认为改善“北海市场批量出现缸套、活塞环早期磨损、第一、二环卡阻、加油口冒黑烟、机油耗高”现象，较有效的措施是：
1、
大功率柴油机第一道活塞环材料采用YH22，渗陶处理；
2、
135大功率柴油机的第二道活塞环采用梯形环结构，可有效防止机油“结胶”；
3、
目前使用的昆仑牌机油对本课题有影响，建议对此加强质量控制；
4、
活塞的“火力岸”及“裙部”结构直接影响燃烧结果。
5、
配套厂家的产品质量（材料及加工精度）对早期磨损有较大的影响，质保、采购部门应督促厂家加强质量监控。
6、
此外，试验表明：南通轴瓦厂生产的连杆衬套耐磨性明显低于杭州厂的产品，可选用杭州厂的产品代替南通产品。

mizhongquan

关于大功率柴油机缸套与活塞环早期磨损攻关的总结如下：

经过深入研究与实验验证，我们发现缸套与活塞环早期磨损的问题主要源于润滑系统效率不足、材料抗磨损性能欠佳以及操作维护不当等因素。通过优化润滑系统设计和材料选择，选用抗磨损性能更佳的材料，强化操作维护规程的培训，加强滤清器保养等方面工作，已显著提高两者耐用性和使用寿命。后续，我们将持续跟踪优化结果，以推动技术进步。