氣缸套高頻振動是甘肅天水柴油發(fā)電機產(chǎn)生穴蝕的根本原因 導讀：發(fā)生穴蝕破壞的除了甘肅天水柴油發(fā)電機氣缸套零件外，還有軸瓦、噴油泵注塞、螺旋槳槳葉及離心泵葉輪等。機件穴蝕破壞問題日益引起人們的關(guān)注，尤其是缸套穴蝕已是甘肅天水柴油發(fā)電機的重要問題，引起國內(nèi)外的重視與研究。氣缸套穴蝕是甘肅天水柴油發(fā)電機普遍存在的嚴重問題。隨著甘肅天水柴油發(fā)電機的功率增加、強載度提高和高速、輕型化，氣缸套穴蝕破壞就成為妨礙甘肅天水柴油發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)的首要問題，嚴重地影響甘肅天水柴油發(fā)電機的工作可靠性和氣缸套的使用壽命。 一般說來，高速、輕型大功率甘肅天水柴油發(fā)電機，不論是開式冷卻還是閉式冷卻，氣缸套都有不同程度的穴蝕。有的甘肅天水柴油發(fā)電機投入運轉(zhuǎn)不久(僅幾十小時)就會在氣缸套外圓表面上出現(xiàn)穴蝕小孔，甚至甘肅天水柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)不足千小時缸套就因穴蝕穿孔而報廢，此時缸套內(nèi)表面尚未磨損。二沖程十字頭式低速甘肅天水柴油發(fā)電機氣缸套基本不發(fā)生穴蝕破壞。 1．穴蝕部位：缸套穴蝕發(fā)生在濕式氣缸套外圓表面上，一般集中在甘肅天水柴油發(fā)電機的左右側(cè)方向，特別是承受側(cè)推力 一側(cè)的偏上方；冷卻水進口、水流轉(zhuǎn)向處和水腔狹窄處對應的缸壁上；缸套下部密封圈附近缸壁。缸套冷卻水腔除缸套穴蝕外，不應忽視氣缸套和氣缸體材料的差異和材料內(nèi)部的各種電化學不均勻性導致的宏觀和微觀電化學腐蝕。這兩種腐蝕同時存在或交替進行均會加重缸套的腐蝕。此外，冷卻水(海水或淡水)的水質(zhì)、含氣量、流速等均對穴蝕有影響。 2.氣缸套穴蝕機理 1）一般穴蝕機理：迄今為止，關(guān)于穴蝕機理的論述很多，其中較為普遍接受的一種理論認為：機件發(fā)生穴蝕的先決條件是機件浸于液體中，并與液體有相對運動，或機件在液體中受到某種能量的傳遞作用，形成液體中的局部瞬時高壓或瞬時高真空。在瞬時高真空區(qū)，液體汽化形成氣泡，或溶于水中的空氣以空泡形式從液體中分離出來；在另一瞬間形成高壓時，空泡、氣泡被壓縮，泡內(nèi)氣體迅速液化而使氣泡潰滅，這時周圍液體急速沖向潰滅處，產(chǎn)生極強的沖擊波作用在金屬表面。頻繁地沖擊，使機件表面金屬逐漸剝落。與此同時，金屬表面還產(chǎn)生微觀電化學腐蝕，兩種腐蝕交替進行共同作用致使機件穴蝕破壞。 2) 甘肅天水柴油發(fā)電機氣缸套外圓表面與氣缸體(或機體)構(gòu)成冷卻水空間，在狹小的環(huán)形通道中流動著淡水或海水。甘肅天水柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，由于缸套和活塞之間的間隙，活塞在側(cè)推力作用下不斷地沖撞著缸壁的左、右側(cè)，使氣缸套產(chǎn)生高頻振動。缸套高頻振動和缸壁的彈性變形使冷卻水空間的容積交替地增大和減小，冷卻水相應交替地膨脹與被壓縮。膨脹時受拉伸作用形成瞬時低壓，被壓縮時形成瞬時高壓。此外，冷卻水進口和流動時產(chǎn)生渦漩使冷卻水通道內(nèi)壓力變化，也會形成瞬時高壓或低壓。在瞬時低壓時產(chǎn)生氣泡，瞬時高壓時氣泡潰滅，缸套外圓表面頻繁受到?jīng)_擊和微觀電化學腐蝕作用而破壞。 3．影響缸套穴蝕的因素：生產(chǎn)中并非所有的筒狀活塞式甘肅天水柴油發(fā)電機氣缸套都發(fā)生穴蝕破壞，即使是發(fā)生穴蝕破壞其程度也各不相同。缸套穴蝕與甘肅天水柴油發(fā)電機的機型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、甘肅天水柴油發(fā)電機的工藝參數(shù)等有關(guān)。 1）缸套振動。甘肅天水柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)中氣缸套高頻振動是產(chǎn)生穴蝕的根本原因，缸套振動強度與以下各點有關(guān)：（1）活塞與氣缸套之間的配合間隙：活塞在氣缸中運動時，活塞對氣缸壁的沖擊能量的大小取決于活塞質(zhì)量和活塞在氣缸中橫擺時的速度?；钊|(zhì)量固定不變，但速度隨著活塞與缸套之間的配合間隙的增加而增大。所以，活塞對缸壁的沖擊能量取決于活塞與缸套配合間隙的大小。配合間隙大，活塞橫擺加速度大，沖擊前壁能量大，則缸套振動增強。（2）缸套剛度：缸套剛度直接影響缸套的振動。剛度大，受活塞沖擊時缸套變形小，振動小，可有效地防止穴蝕。缸套剛度除與其材料有關(guān)外，還與缸套壁厚和縱向支承跨距的大小有關(guān)，缸壁厚度增加，支承跨距縮短，缸套剛度增大。氣缸套與氣缸體(機體)之間的配合間隙對缸套的剛度亦有影響。如果甘肅天水柴油發(fā)電機缸套與缸體鑄成一體，缸套剛度增大，可有效地防止穴蝕。（3）冷卻水腔結(jié)構(gòu) 冷卻水腔通道太窄，水流速度增高，容易產(chǎn)生空泡。甘肅天水柴油發(fā)電機設計時要求冷卻水腔內(nèi)水流速度應小于2m/s，水腔寬度t為14%D (D為氣缸套內(nèi)徑)或不小于10mm，各處均勻一致，水流暢通不形成死水區(qū)和渦流區(qū)，有利于降低缸套穴蝕。甘肅天水柴油發(fā)電機把冷卻水腔窄處由1.5mm增至7mm，大大降低缸套穴蝕。 2）冷卻水溫度與壓力：冷卻水溫度過高將加速腐蝕的進程，但也不宜長期水溫過低。實驗表明，鋼鐵和鋁等金屬材料在淡水溫度為50～60oC時穴蝕嚴重，隨著水溫的升高，穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮甘肅天水柴油發(fā)電機的效能和降低腐蝕、穴蝕出發(fā)，冷卻水腔淡水溫度在80～90oC為好。冷卻水壓力高可以抑制空泡的形成，減少穴蝕的發(fā)生。但冷卻水壓力提高將使其溫度升高而加速穴蝕。 4．防止缸套穴蝕的措施 除從材料和結(jié)構(gòu)上的改進來防止和降低缸套穴蝕外，對甘肅天水柴油發(fā)電機氣缸套穴蝕，還可采用以下措施： （1）缸套外圓表面覆蓋保護層或強化層。采用鍍鉻、滲氮、噴陶瓷、涂環(huán)氧樹脂或涂尼龍等工藝使金屬表面與冷卻水隔開，或使缸套外圓表面強化，可有效地防止電化學腐蝕與穴蝕。 （2）在冷卻水腔內(nèi)安裝鋅塊實施陰極保護防止電化學腐蝕；例如甘肅天水柴油發(fā)電機氣缸套外表面安裝鋅帶并堅持定期更換取得防止穴蝕的良好效果。 （3）在冷卻水中加入緩蝕劑；例如乳化油緩蝕劑或被膜緩蝕劑，使在缸套外表面上形成一層較薄的連續(xù)保護膜，不僅可以防止電化學腐蝕，而且可以減弱空泡破裂時的沖擊波對缸套外表面的沖擊作用，從而減輕穴蝕。 結(jié)論：在實踐中防止或減輕穴蝕的方法很多，選用時依具體機型、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。

介紹組成甘肅天水柴油發(fā)電機的兩大組件和五大系統(tǒng) 甘肅天水柴油發(fā)電機是一種比較復雜的機器，它由許多組件和系統(tǒng)組成，這些組件和系統(tǒng)共同保證柴油機進行工作循環(huán)，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，并使其能連續(xù)正常運轉(zhuǎn)。目前，柴油機的結(jié)構(gòu)形式很多，具體構(gòu)造也有很多不同之處，但柴油機無論怎樣變化，其基本構(gòu)造和組成形式是相同的。下面結(jié)合國內(nèi)使用廣泛的135系列柴油機的結(jié)構(gòu)，首先介紹組成甘肅天水柴油發(fā)電機的兩大組件和五大系統(tǒng)，以便于讀者進一步認識和熟悉甘肅天水柴油發(fā)電機。 四沖程柴油機由下列組件和系統(tǒng)組成。 一、燃燒室組件 燃燒室組件主要由固定不動組件組成，包括機體、汽缸蓋、汽缸套、活塞組件和汽缸墊。在組成燃燒室的各個部件中除活塞組件能運動外，其他部件均為固定不動組件。這些部件的主要作用是組成密封的燃燒室并完成柴油機的能量轉(zhuǎn)換。 二、動才傳動組件 動力傳動組件主要由運動部件組成，包括連桿組件、曲軸飛輪組件和活塞組件。動力傳動組件的作用是將活塞的往復直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并將作用在活塞頂部的燃氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，通過曲軸向外輸出動力，使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。 三、燃科供系統(tǒng) 燃料供給系統(tǒng)的主要作用是保證活塞由下止點向上運動到壓縮上止點一定上止點前一定度數(shù)時，定時、定量、定質(zhì)地向燃燒室內(nèi)噴入高壓霧化燃油。柴油機燃料供給給系統(tǒng)主要包括油箱、低壓油管、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、調(diào)速器、高壓油管和噴油器等。 四、潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)的作用是將機油（潤滑油）輸送到柴油機各運動部件的摩擦表面，以減輕零件表面摩擦，帶走零件所吸收的部分熱量，沖洗零件表面，提高燃燒室的密封效果，防止部件生銹。潤滑系統(tǒng)主要由油底殼、吸油盤、機油泵、機油散熱器、機油粗濾器、機油細濾器、缸蓋內(nèi)部油道和機體內(nèi)部油道等組成。 五、冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)主要由水泵、風扇、水散熱器、水溫表、節(jié)溫器、機體內(nèi)部水道以及缸蓋內(nèi)部水道等組成。冷卻系統(tǒng)的主要作用是將柴油機運轉(zhuǎn)時各零部件所吸收的多余熱量迅速傳導出去，以保證柴油機在正常溫度下運轉(zhuǎn)，不致因各種零件過熱而損壞：同時還要對機油（潤滑油）進行強制冷卻。 六、配氣系統(tǒng) 配氣系統(tǒng)主要包括進氣管、排氣管、空氣濾清器、排氣消聲器、進氣閥、排氣閥、挺桿、配氣凸輪和傳動齒輪等機件。配氣系統(tǒng)的主要作用是定時打開和關(guān)閉各汽缸的進、排氣門，以使燃燒室內(nèi)進氣充足、排氣干凈，且達到密封良好的目的。 七、起動和充電系統(tǒng) 起動和充電系統(tǒng)的作用是保證柴油機準時起動和按時給蓄電池充電。起動和充電系統(tǒng)主要包括蓄電池、起動機、磁力開關(guān)（電磁馬達）、控制按鈕、充電調(diào)節(jié)器、交（直）流發(fā)電機、充電線路、用電負載和控制開關(guān)等。 一臺完整的柴油機必須具備以上兩大組件和五大系統(tǒng)才能正常工作。