为什么机载空压机活塞环和缸套严重磨损会导致柴油机连续拉缸？

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机载空压机活塞环和缸套严重磨损，导致柴油机连续拉缸的故障案例

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空压机3018534-SO15489--NTC-350康明斯发动机总成--汽车--牵引车--牵引车CQ4300--6×140×152 (4)B-

【故障现象】

一台4105车用柴油机,

因“拉缸”故障大修后，

运行不足10d，

再次出现拉缸故障,

再次维修后运行一个星期左右,

第三次出现拉缸故障

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空压机3047440-SO26223--M11-C380E20康明斯发动机总成--工程机械--搅拌车--上海汇众水泥搅拌车

【故障处理过程】

经驾驶人员回忆，

柴油机每次修好后运行过程中，

在柴油机运转时检查机油油位时

感到有气体从油标尺管内冲出，

但并没有发现下排气(曲轴箱废气)多的现象。

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据此判断可能有外部气体进入曲轴箱内部，

因为该机非增压柴油机,

外部气体进入曲轴箱的唯一途径是空压机

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再次修好该机后，

启动试机过程中，

拆下空压机的机油回油管，

发现有大量气体排出，

这说明空压机内窜气严重。

更换空压机后,

该机投入使用后再未出现拉缸故障

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之后拆解空压机，

发现活塞环和缸套已严重磨损

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空压机3052776-SO40399--KTA19-L600康明斯发动机总成--铁路设备--轨道车--1600轨道车--6×159×159 (3)B-

【故障原因分析】

空压机内窜气导致拉缸的原因是：

该空压机使用与柴油机同种机油润滑，

润滑机油来自柴油机主油道，

机油润滑空压机后经回油管回流油底壳。

空压机活塞环及缸套严重磨损后，

出现密封不严，

导致大量的压力空气

随机油回流到柴油机油底壳中，

造成曲轴箱废气压力很大，

这是机油尺有气体冲出的主要原因

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但为什么没有发现下排气多呢?

这是因为该机采用曲轴箱闭式通风系统，

曲轴箱的废气被引入进气管直接参与燃烧,

所以就看不到下排气多的异常现象

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而当曲轴箱废气压力大时,

大量的带有机油的曲轴箱废气

就会经过进气管进入气缸，

并附着在活塞顶部,

久而久之,

就造成了“拉缸”故障

(或活塞顶部烧熔故障)

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空压机3104324-SO60255--K50康明斯发动机总成--发电机组--发电机组--发电机组--12×159×159 (4)

【故障相关知识】

活塞烧熔和开裂的原因

(1)设计上存在的问题。

许多中小型柴油发动机由于汽缸直径较小，

要完成活塞复杂的内、外部结构布置

存在较多困难，

故大部分活塞都不设加强筋，

都从增加活塞顶的厚度来满足强度要求。

但过厚的活塞顶结构，

一方面增加了活塞顶的热容量，

另一方面散热速度较慢。

这两方面都会增加活塞顶的温度，

使活塞顶有较高的热应力，

容易导致活塞顶的热疲劳损坏。

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(2)活塞材质性能欠佳。

制造柴油发动机活塞的材料大多为硅铝合金。

硅铝合金在450℃左右机械性能急剧下降，

材质变化发生热疲劳损坏。

很多情况都会导致活塞顶部温度超过450℃，

从而使活塞容易熔化而损坏。

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(3)活塞存在铸造缺陷。

柴油发动机的活塞易在铸造时

产生气孔、疏松、微裂纹、夹渣等缺陷，

这些内部缺陷

在柴油发动机工作时的高温、高压的作用下，

会成为疲劳源而导致疲劳损坏。

活塞材料中的杂质

会在高温、高压的作用下而熔化，

导致活塞的烧熔和开裂。

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(4)喷油嘴工作不良。

喷油嘴在工作中会出现滴油、

二次喷射、燃油雾化不良等情况。

这些情况的出现，

都会使燃油滴到活塞顶上，

形成活塞顶的局部高温区，

使活塞顶的局部温度升高，

热应力增大，

导致活塞顶部烧损。

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(5)供油量、供油角度不均。

供油量和供油角度严重不均时，

将使部分汽缸燃烧恶化，

形成积炭或严重后燃，

柴油燃烧热量不能用来做功，

使部分汽缸活塞温度过高，

材料变质烧熔。

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(6)存在部过热区域点。

柴油发动机在工作中往往会在

活塞顶、活塞环槽处形成积炭，

这些积炭都会成为局部过热区域点，

使活塞产生局部高温而烧熔。

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(7)活塞环咬死 断裂。

柴油发动机活塞环在工作中

经常发生咬死、断裂，

大大减少了活塞顶部热量向外传递，

使活塞顶部温度升高而导致烧熔。

另外，因活塞环咬死和断裂

而失去密封作用(尤其是第一道环)，

导致高温燃气大量下泄，

活塞环槽部位的温度升得很高，

使形状复杂、

强度较低的活塞环槽部位烧熔。

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(8)活塞环高度太高。

目前，

国产柴油发动机气环的高度都为4.5mm，

油环高度为5mm以上。

活塞环高度大，

增加了活塞环的质量。

对高速柴油机而言，

换向速度很大，

故对环槽的冲击很大，

极易使其磨损，

导致高温燃气大量下泄，

使活塞顶部因高温而烧熔和开裂。

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(9)长期超速、超负荷运行。

有些柴油发动机使用者不按操作规程使用，

长期超速、超负荷运行，

活塞在高温下长期工作，

在过高热应力和机械应力作用下，

材料易发生热疲劳和机械疲劳，

活塞顶容易烧熔和开裂。

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整理的这个表，

也许对找到故障原因有帮助

AL0652-空压机有问题可能会观察到的多个故障现象

(001-043)活塞AL0652---G091活塞损坏（拉缸）的一部分故障原因及故障表现简单描述

(001-043)活塞AL0652---G091活塞损坏（拉缸）的一部分故障原因及故障表现简单描述

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故障现象千奇百怪，

故障原因简单，也复杂，

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来自现场的丰富案例

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送给在现场维修并把维修过程讲述出来的大师傅们，

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