现如今,随社会发展,人们在林业,园林,农业,木材加工户外等方面大量的普及,使用了小型机械,以提高工作效率及减少劳动强度。而这种小型机械,其配套动力,大多为汽油发动机,又以二冲程发动机为主。这就归功于二冲程发动机相比四冲程发动机在相同排量的情况下,重量轻,马力大,零件少,易保养,好维修。正因为大量的普及使用,出现各种故障在所难免,有许多同行的朋友,经常咨询。现写短文一篇,作为抛砖引玉,欢迎同行批评,指正,探讨,交流。也希望对维护保养人员及使用者能有所帮助。
谈到拉缸,就必须谈到汽缸,活塞,活塞环,它们在发动机内是相对运动的摩擦副,发挥相当重要的作用,既然重要,就要了解它们的结构,作用,及对它们的要求,现分别介绍。
一汽缸的结构,作用,要求。
1结构。汽缸是铝合金压铸件,内孔镀有硬铬,缸内开有扫气道(由于各式发动机不尽相同,故有两元扫气,三元扫气,扫气道有两道,三道,四道,甚至还有五道,有开式的也有闭式的)排气口,进气口(不对称进气的发动机,进气口在曲轴箱上)及供泵膜式化油器工作的气道。汽缸上部为燃烧室,有安装火花塞的螺纹孔,各个气口在缸壁上的相对位置,形状,尺寸,面积,是根据配气定时的要求,为达到快速排气,有效换气而确定的,并保证活塞环对口在各个气口之间顺利通过,汽缸在曲轴箱上安装,有法兰及止口,外部有散热片。
2作用。汽缸与活塞顶部共同组成燃烧室,给可燃混合气压缩,燃烧膨胀提供一个空间,并对活塞运动起导向作用,还将内部的热量传导,散发出去,进行冷却。
3要求。汽缸是发动机的主要零件,又在高温高压下工作,所以要求也高,必须满足以下条件:
⑴ 在高温高压下工作,强度变化和热变形要小;
⑵ 具有足够的强度,承受高压能力强;
⑶ 具有较好的抗腐蚀性和耐磨性,且散热效果好;
⑷ 叶片整洁光滑,不得有过大的毛刺,缺陷及断裂;
⑸ 各气口位置,形状,面积布置合理;
⑹ 缸壁上不得有松缩,夹渣,气孔,脱铬。且尺寸符合公差要求
二活塞的结构,作用,要求。
1结构。活塞是由头部,槽部及裙部三部分组成,活塞的整体形状是腰鼓性的。最大尺寸在裙部的活塞销位置,假如从这个地方切开,其切开端面又是椭圆形,最小尺寸在活塞销孔两端。因为活塞各部位的壁厚是不一样的,热胀时各部位胀出的尺寸也不相同,活塞之所以设计成腰鼓,椭圆形,其目的就是预热后,活塞基本上成为圆形,能更好的密封,导热。所以,发动机起动后,一定要有预热时间,一般情况下,预热2---3分钟。
⑴ 头部。活塞第一道环槽以上为头部。因为受热最多,承受压力也最大,顶上壁厚大于别处(安装活塞销孔除外),但是直径却比公称尺寸小0.2mm左右,活塞顶有圆球形,平顶及单边凸出形,圆球形的优点是刚性好,承受压力强,受热面积大,减少新鲜可燃混合气的逃逸,平顶形的优点是,可增大燃烧室容积,为保证发动机功率所需要的压缩比,汽缸高度可减小,也就是有效的减小了发动机高度,减小了体积,从而减轻了发动机的重量。单边凸出形多为了更好扫气
驱赶废气,减少逃逸,增加压缩比,给火花塞电极让出空间而制成。
⑵ 槽部。顾名思义,就是安装活塞环部分。二冲程发动机多为二道环,均为气环,环槽装有定位销,防止活塞环沿周边窜动,以免活塞环开口处弹进汽缸内壁上气口,折断活塞环,损坏汽缸。
⑶裙部。槽部以下为裙部。裙部有活塞销孔,下端开有缺口,以免阻挡曲轴箱内的可燃混合气进入扫气道而影响扫气效率,同时减少了活塞质量,减少了运动惯性,增加裙部弹性,降低磨损。
2作用。承受爆发力,将热能转换的动能传给曲轴连杆总成,由其将活塞的往复运动转换成旋转运动,向外做功;为活塞环安装位置,使密封达到要求提供必要条件及连杆运动的导向。
3要求。活塞在汽缸内直接接受燃烧气体的高温,高压,其工作条件极其恶劣,所以,要满足以下条件:
⑴ 在高温,高压下工作,强度变化和热变形要小;
⑵ 重量要轻,运动惯性要小;
⑶ 具有足够的强度,承受高压能力强;
⑷ 具有较好的抗腐蚀性和耐磨性;
⑸ 膨胀系数要小。导热性能要好;
目前,基本能到达上述要求的为高硅铝合金。
三 活塞环的结构,作用,要求。
1结构。从活塞环的端面形状看,有矩形环,梯形环,材质有铸铁环,镀铬环及合金环。
2作用。是密封燃气,刮去多余的机油,清理缸壁上的杂质,传导热量,及在活塞与汽缸间的支承作用。
3要求。
⑴ 在高温下,机械性能不变;
⑵ 在任何条件下,与汽缸壁有良好的接触,弹力适当,既不过大,也不过小,漏气量和窜油量都很少;
⑶ 导热性能好;
⑷ 与汽缸保持良好的走合,既不会刮伤汽缸,对汽缸的磨损甚微,且本身具有良好的耐磨性。
下面就二冲程发动机拉缸故障分析具体原因。之所以拉缸,那是磨损和拉伤造成的后果。我们就看磨损和拉伤是怎样形成的。
一 熔着磨损
1润滑不足。如果汽缸内覆盖一层油膜,汽缸与活塞及活塞环整体是全液体走合,而且机油也很清洁,没有杂质,则汽缸不会磨损。但是,实际工况不可能达到这种理想的状态。汽缸内表面与活塞及活塞环相对运动往往可能有直接接触,发生磨损,另则,混合油中机油比例过低,空燃比过稀(空气进的多,燃油比例少,机油混合在燃油里边,自然变少)及漏气都会造成润滑不足,使磨擦副(汽缸与活塞就是一对磨擦副)产生干磨擦,而且机油没能及时补充,伴之而来的是燃烧温度加上磨擦温度产生高温,热量又未能及时导出,造成局部高温,使之烧熔,粘着,并逐步扩大,产生熔着磨损。如果油膜得以及时恢复,会起到清洗和冷却作用,熔着磨损不会扩展,如不能及时恢复油膜,熔着磨损越来越大,造成严重拉伤。重者则会使汽缸,活塞,活塞环粘在一起,发动机不能运转,已不是拉缸,而是抱缸了。这种现象,是混合油中的机油少或其它原因造成的实际机油少而导致润滑不足。二冲程发动机燃油混合比例,各个厂及各种发动
机型号不同,机油品牌不同而比例不一样,请详细查看说明书。
2机油品牌与机油失效。二冲程发动机因种种原因,需要品质好的二冲程专用机油,如果不是二冲程机油,比如用的机油闪点低,机油参与燃烧,发动机冒黑烟,不能形成油膜,使汽缸活塞拉伤。位置,多在热量最大的排气口方向。如果机油用错了,质量再好,但不适用二冲程发动机,只能起到南辕北辙的效果。在此建议,切勿使用水冷发动机或有独立润滑系统的发动机机油(如常规的四冲程发动机),同样道理,用的是二冲程专用机油,但失效了,也不能形成油膜保护发动机。机油失效的原因,是里边掺杂了不应有的物质。比如发动机进水,与已经雾化的混合油气混合,在高温高压下,会产生另一种物质,呈乳白色,它不会形成油膜。尤其是海绵和毡子的过滤器,进水后,一定要挤净,晾干,再滴上几滴机油(目的是更好的过滤掉空气中的杂质)。否则,把过滤网上的水吸进去,使机油失效,就会造成磨损拉缸。位置,一般在活塞裙部进气口方向,有痕迹但不是很严重。还有另一种原因,就是汽油与机油混合后存放时间太久,发生变质,成胶质状态而不能形成油膜。而且发动机很难起动。这种现象,多发生在林区防火部门,防火期间,就配好油,装进灭火机油箱,成战备状态,这样,有的存放时间会很长。岂不知,时间过长会导致燃油失效,使用时难起动,甚至不能起动,会更误事。配制好的油料,最多存放一个星期,十天以后,最好不用。
二 磨料磨损。
1汽缸最后一道工序,磨削加工,磨下来的有硬铬细末及沙轮损耗的细沙,在装配时没有处理干净,这些杂质粘附在磨擦表面,成为汽缸与活塞间的磨料,使之磨损拉伤。位置多在排气口及活塞排气口方向的第一道环槽边沿。
2火花塞螺纹过长或过短。燃烧时空气中细末杂质及部分机油参与燃烧,形成积炭,粘附在长出的火花塞螺纹上或汽缸上的螺纹孔内,拆火花塞时,积炭就会掉进缸内,成为磨料,积炭很硬,再次起动后,会造成磨损拉缸,拉伤位置,多在排气口方向。
三 异物拉伤。曲轴箱加工时有镁屑(铝屑),装配时没能处理干净,发动机运转时,如果不能顺利排出,就有可能拉缸,位置,多在扫气道方向。
四 意外拉伤。有些意外,基本上是人为的,但需说明的是,这里的人为,不是有意搞破坏,而是工作中的不小心。例:活塞销挡圈没有安装好,掉进缸内,活塞销窜出顶汽缸缸壁,还有平垫,弹垫掉进曲轴箱的,这些都会造成意外拉伤。位置,扫气道和排气口方向。
质量问题引起意外拉伤。连杆大,小头的滚针轴承破碎及主轴承损坏,这些破碎的杂物,进入缸内而造成拉伤。位置,扫气道和排气口方向。还有的异物顺利吸进燃烧室再排出缸外,没有拉伤痕迹,却在活塞顶及汽缸燃烧室内,有爆发后冲击异物而击打的痕迹。但不影响使用。这种概率是很低的。
工作中过热拉伤。工作中,树叶,草根等杂物吸进,堵塞汽缸叶片,缠绕飞轮叶片,阻挡进风网罩,引起冷却不良,(这种现象多见于油锯)造成发动机过热,如不尽快处理,强行工作,就会造成拉伤。位置,排气口最为严重,扫气道方向次之。这是使用中的人为因素。应当遵守说明书进行日保养和使用过程中及时清理进风网罩。
五 活塞与汽缸配合间隙偏小。活塞与汽缸正常的配合间隙为0.060.08mm。但由于近年来市场上所供汽缸良莠不齐,从压铸开始就有用回炉料的,而且没有统一的回炉料含量比例标准。活塞的含硅也有达不到要求的,(活塞用铝合金的含硅量应在20﹪24﹪)这就造成热胀冷缩比不一样,活塞在内,受热多,导热慢(相对汽缸而言)膨胀的多,而汽缸在外,散热好,则膨胀的少。在常温装配时,配合间隙符合要求,而工作时,由于热缩比不一样,则配合间隙过小,甚至成过盈配合而造成拉伤。位置,排气口方向,活塞,在二道环以下,汽缸,排气口上下均有,而下面多于上面。将间隙改大试验(配合间隙改为0.080.11mm),起动后有轻微的敲缸声音,预热后,敲缸声消除。在配合间隙方面,再没有出现拉伤情况。(我们的试验结果,仅供参考。)
六 活塞方向装反造成拉伤。活塞销孔并不在活塞的中心位置上,而是偏向排气口方向,偏差尺寸,根据活塞的大小而不同。其目的是减小爆发后旋转方向下行的侧压力。如果方向装反,侧压力则会成倍增加,使劲挤向汽缸壁,破坏了局部油膜形成造成干磨擦而拉伤。位置,排气口方向。同时,活塞装反也会使活塞环对口在气口位置往外弹,严重时折断活塞环,拉伤汽缸。
七 活塞环无对口间隙。(活塞环在自由状态下两端间隙为开口间隙,安装在汽缸内的间隙称为对口间隙)对口间隙是为了保证活塞环热胀后延伸预留的空间,如果没有对口间隙,活塞环热胀后两端就会顶起来拉伤汽缸(活塞环对口间隙经验算法:0.003D,最大为0.005D, D汽缸直径),拉伤位置,活塞环定位销方向。
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