康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	柴油发动机的热磨合和冷磨合试验

 

摘要：磨合试验使柴油发动机各运动副之间，特别是活塞裙与缸套、活塞环与缸套、轴颈与轴承之间达到良好的均匀接触，得到正常的配合间隙，避免由加工痕迹和装配质量而造成的早期过度磨损、刮伤或损坏。磨合方法分冷车磨合和热车磨合，冷车磨合指由外界动力 (如电力测功器、电动机等)带动运转；热车磨合指起动柴油机在热状态下自行运转。磨合试验应根据柴油发动机的磨合规范进行。

 

一、磨合的作用

 

      通过磨合，以消除零件机械加工时所形成的粗糙表面，降低磨损零件表面单位压力，使相配合的零件表面能更好地接触；同时，由于零件表面的局部磨损，也消除了零件在机械加工时所产生的几何偏差。因此，经过磨合，增强了发动机零件的耐磨性和抗腐蚀性。通过调试，可以检查发动机（修理后）的质量，工作状况和对某些零件进行必需的调整。因此，磨合与调试是发电机组安装和大修过程中不可缺少的步骤。而熟悉其使用操作方法是发电机组使用维修人员必须掌握的一项最基本技能。

 1、什么是磨合？

      它是一个机械物理与化学作用的复杂过程，使摩擦表面性质从初始状态过度到使用状态的过程。它有狭义和广义之分：

（1）狭义指内燃机磨合的前阶段由外力拖动的冷磨合和自身启动热磨合；

（2）广义是指包括整个负荷工况在内的正式运转前的磨合过程，甚至包括正式初期运转阶段。

2、为什么要磨合？

（1）零部件表面加工无论如何光洁精确，微观上也是粗糙不平的，宏观上也有锥度、椭圆和形位配合公差。

（2）磨合前实际接触面积比名义上小得多，一般不会大于40%-50%，有的只能达到30%左右，形成接触点负荷集中、过载、产生高热，使润滑油膜破坏，引起烧蚀粘结；通过磨合，真实接触面积逐渐扩大，磨损减慢，逐渐过渡到正常稳定的磨损阶段。

（3）磨合前，运动面上的凸凹互相接触和嵌入，若速度和负荷不合适，会出现剧烈摩擦、冲撞、金属撕裂等，造成表面损伤。

（4）因装配质量引起的其它不良因素(划痕、磕碰等)。

（5）发现装配中的缺陷，并及时予以排除。

（6）装配清洁度及运转初期的磨屑需要清洗排除。

 

图1  康明斯发动机模型侧视图

图2  康明斯发动机模型正视

 

二、磨合的类型

 

1、出厂检验磨合规范

      该规范的特点属于微观几何形状的磨合阶段，要求发动机在低、中转速运转，负荷应为冷拖磨合、无负荷或小负荷的热磨合。摩擦副表面粗糙度的磨损比较剧烈。该阶段磨合质量对发动机使用寿命有重要影响。

（1）冷磨合

      冷磨合指柴油机在试验台上由电动机或其他动力来带动曲轴进行运转，达到对曲轴连杆机构、配气机构和其他间隙配合零件磨合的目的。冷磨合试验过程如图3所示。

（2）热磨合

     热磨合指将柴油机安装完毕，并且经过详细检查后，将机器发动起来，通过无负荷与有负荷试验，进一步检查与调整发动机，使其具有良好的动力性和经济性。热磨合试验过程如图4所示。

      冷磨合一般由生产厂家或条件较好的发电机组大修单位进行，对于一般用户而言，主要掌握发电机组的热磨合试验即可。

2、正常寿命磨合规范

      该类规范的特点是在完成低、中转速冷拖磨合、无负荷或小负荷热磨合后，又进行中高转速及中大负荷的热磨合。它是在完成微观几何形状的磨合后，对宏观几何形状进行一定程度的磨合。此规范磨合后，按正常工沉运转使用已不影响发动机寿命，但发动机机械损失功率仍未达到稳定状态，性能指标仍未达到最佳值。

      该规范适用于只进行一般的生产监督性的性能抽检，对指标要求不严格的规范性试验，或可靠性试验前的磨合。

 3、性能试验磨合规范

      该磨合规范应完成了微观几何形状的磨合，并已基本完成了宏观几何形状的磨合。磨合后期应进行中高转速乃至额定转速和全负荷磨合。磨合规范总时间为十几小时至几十小时，一般为20-40小时。磨合结束发动机的机械损失功率基本稳定，性能指标已达最佳值。

      该规范适用于复杂的性能试验、性能对比试验以及开发性试验前的磨合。

4、零部件磨合规范

      与转速有关与负荷无关零部件：包括配气机构和轮系的齿轮等，摩擦副多为点接触或线接触，接触应力较大，且多为飞溅润滑，所以磨合规范的重点是微观几何形状的磨合，重点考虑磨合规范的转速分布，各转速的相应负荷均不大于50%,磨合总的时间几分钟至几小时，最多为6小时左右。

      与转速和负荷均有关零部件：主要是曲柄连杆机构，不但要完成微观几何形状的磨合，对宏观几何形状也要进行一定程度的磨合。规范中应包括中高转速乃至额定转速，以及中大负荷及至全负荷的磨合，其中最难磨合的是轴颈与轴瓦的磨合，磨合时间需几小时、十几小时乃至几十小时。

 

图3  柴油机冷磨合试验

图4  柴油机热磨合试验

 

三、热磨合试验

 

      热磨合分为无负荷试验和有负荷试验两种。

1、无负荷试验

      无负荷试验的目的在于：检查柴油机工作时是否有故障。具体地讲，有以下几点。

① 检查机器零件的装配情况及配合件之间的间隙是否适当。

② 检查有无三漏现象（漏油、漏水和漏气）。

③ 发动机运转是否均匀。

④ 活塞、活塞销、曲轴主轴承和连杆轴承等有无特殊响声。

⑤ 排气声音与颜色是否正常。

⑥ 机油压力与冷却水温是否正常。

⑦ 气门间隙是否适当。

⑧ 喷油泵和喷油器工作是否正常。

      热磨合前，应装复柴油机的全部总成、附件及仪表，加足燃油、机油和冷却水；调试一切必须调整的内容，如气门间隙、风扇带松紧度、机油压力、喷油压力、供油时间、供油量以及各缸供油不均度等，使发动机处于良好的工作状态。我们以额定转速为1500r/min的柴油机为例，其无负荷试验规范见表5-3。其他额定转速的柴油机进行无负荷试验的阶段和时间是相同的，只是各阶段的转速不同而已。

表1    柴油机无负荷试验规范

2、有负荷试验

      有负荷试验的目的在于：测定新装发动机或发动机大修后的质量，检查是否达到规定的技术标准。我们仍以额定转速为1500r/min的柴油机为例，其有负荷试验规范见表5-4。其他额定转速的柴油机进行有负荷试验的阶段、负荷和时间是相同的，只是转速不同而已。

表2     柴油机有负荷试验规范

总结：

      热磨合试验后必须重新调整气门间隙，重新紧固主轴承、连杆和气缸盖等处的螺栓、螺母，及时更换机油。当柴油机进行磨合试验时，如果为了排除故障而更换了活塞、活塞销、活塞环、气缸套和连杆轴承等，均应重新进行磨合试验。对于新装的柴油发动机，或发电机组大修后受设备条件的限制，可不进行冷磨合而直接进行热磨合。柴油发动机磨合后，还应进行发电机组功率与燃油消耗率等项目的测试，以便准确鉴定发电机组的（修理）质量。

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