GEVO16型柴油機鋼頂活塞環(huán)槽超限研究

汪玉娟　董浩

摘 要：針對GEVO16型柴油機二年檢鋼頂活塞環(huán)槽的超限問題，通過對環(huán)槽磨損數(shù)據(jù)統(tǒng)計和形狀測量、缸套和活塞環(huán)磨損情況分析、積碳化學(xué)成分分析及各運用段環(huán)槽磨損情況的對比，探討鋼頂活塞環(huán)槽超限的原因，為柴油機運用和故障的處理提供幫助。

關(guān)鍵詞：GEVO16型柴油機；活塞環(huán)槽；超限

1 概述

GEVO16型柴油機是南車戚墅堰機車有限公司和美國GE公司合作引進的大功率交流傳動機車用中速柴油機。在該型柴油機二年檢時發(fā)現(xiàn)部分活塞頂活塞環(huán)槽面出現(xiàn)不同程度的磨損。在運行中也出現(xiàn)了曲軸箱壓力升高的故障，容易引起機破等事故，造成極大的負面影響。

2 情況調(diào)查

2.1 環(huán)槽數(shù)據(jù)測量

在公司二年檢機車中，庫爾勒運用的機車活塞鋼頂普遍出現(xiàn)了環(huán)槽超限的情況（原尺寸為6.16～6.22mm）。對抽檢的從兩年檢柴油機拆下的5只活塞進行測量，具體詳見表1。

2.2 環(huán)槽淬硬層分析

測量CSR10-1284活塞頂環(huán)槽硬化情況，并對淬硬層進行分析：

2.3 活塞環(huán)的磨損情況

HXN5-0345機車在庫爾勒機務(wù)段發(fā)生曲軸箱壓力高的故障，返廠檢修時對活塞環(huán)進行測量。大量測量結(jié)果表明第一道環(huán)磨損嚴重，環(huán)與環(huán)槽側(cè)隙值和環(huán)厚均有不同程度超差。第二、第三道環(huán)情況良好，側(cè)隙在標準范圍內(nèi)。

于是，對鋼頂活塞所裝用的庫爾勒HXN5二年檢367機車活塞環(huán)分別裝用國產(chǎn)環(huán)和進口環(huán)進行試驗跟蹤，對第一道環(huán)的測量數(shù)據(jù)為表3。

對進口環(huán)與國產(chǎn)環(huán)的磨損情況檢查得知：國產(chǎn)環(huán)與進口環(huán)三道環(huán)均有不同程度的磨損，但僅第一道環(huán)的環(huán)厚磨損較突出，說明活塞環(huán)本身可能不是關(guān)鍵因素所在，或許與其接觸的部件硬度，表面粗糙度等有關(guān)。

后對其他機務(wù)段兩年檢活塞環(huán)進行了測量，大量的測量結(jié)果表明，其他機務(wù)段兩年檢活塞環(huán)磨損量不大，基本符合要求。

2.4 缸套磨損情況

對鋼頂活塞所裝用的庫爾勒二年檢HXN5-0367機車缸套直徑進行三點測量，測量結(jié)果見表4

缸套直徑基本符合設(shè)計圖紙尺寸，磨損情況良好，無超限磨損。綜合以上數(shù)據(jù)，分析得知，庫爾勒機務(wù)段的活塞環(huán)槽、活塞環(huán)、缸套（以下簡稱動力組件）等磨損均比其他機務(wù)段嚴重：其中環(huán)槽寬度最大磨損0.384mm；活塞環(huán)環(huán)高最大磨損0.31mm（國產(chǎn)）、0.38mm（進口），活塞環(huán)外圓單邊最大磨損0.10mm（國產(chǎn)）、0.12mm（進口）；缸套半徑最大磨損0.055mm。

2.5 活塞頂積碳化學(xué)成分分析

對庫存庫爾勒機務(wù)段HXN5二年檢活塞鋼頂和既有車南昌機務(wù)段中修活塞鋼頂積碳化學(xué)成分測量結(jié)果如下表5：

通過對比以及后來進行的大量測試得知，庫爾勒機務(wù)段機車鋼頂燃燒室化學(xué)成分中，Al、Si 的含量較其他機務(wù)段的多。

3 分析結(jié)論

經(jīng)過以上測量數(shù)據(jù)和分析，我們可以得出以下結(jié)論：

（1）鋼頂活塞環(huán)槽嚴重磨損的原因與環(huán)槽本身的硬度和淬硬層深度無關(guān)。

（2）動力組件的磨損可能與使用環(huán)境有關(guān)。磨損嚴重的活塞的積碳中Al，Si的化學(xué)成分含量偏高，考慮到庫爾勒風(fēng)沙較多，而沙子的主要成分為SiO2，土中也含Si、Al、Fe等元素，含細小風(fēng)沙的空氣進入燃燒室后勢必會加大動力組的磨損。筆者認為可以通過對空氣濾清器的改造或加大更換空氣濾清器的頻次來減少風(fēng)沙環(huán)境對機車使用性能的影響。

（3）動力組件的磨損還可能與產(chǎn)品的制造工藝有關(guān)，淬火鋼頂在國內(nèi)機車上使用兩年后基本是有0.10mm的磨損量，如果機車性能高或者工況惡劣的話磨損將更加嚴重。

參考文獻

[1]周龍保，內(nèi)燃機學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.