农用大马力拖拉机发动机的磨损和影响因素分析

[摘 要] 农用大马力拖拉机发动机的磨损，影响其耐久性的主要因素，产生发动机磨损原因。副的磨损。而摩擦副的磨损则取决于负荷、速度、温度等多种因素。

[关键词] 发动机磨损 影响因素分析

[中图分类号] S232 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650（2013）03-0163-01

农用大马力拖拉机是在恶劣的道路条件下行驶，因而发动机经常在非稳定的动载荷工况下工作，整车的可靠性与耐久性很大程度依赖于发动机的可靠性与耐久性。在正常使用条件下，影响发动机耐久性的主要因素是发动机的磨损，其中活塞缸套组是最关键的摩擦副的磨损。

一、发动机磨损。

1.走合期（ 磨合期）磨损阶段。

2.此阶段的磨损量取决于新机装配和旧机修理品质及使用规范。发动机磨合包括冷磨合，无负荷热磨合，有负荷热磨合和等，时间为4～8h，整车走合期规定为50h 。

3.正常磨损阶段。这时的磨损很稳定，对于正常使用的发动机，此阶段就是发动机的使用寿命，一般在10O00h 左右。农用汽车柴油机设计寿命为10000～14O00h，最新资料显示可达20O00h 。

4.恶化磨损阶段。磨损量和磨损速率均随运行时间的增加而增大，可靠性衰退，发动机动力性和经济性明显变化，说明发动机需要大修或报废。这时如不及时调整或修理而继续使用，零部件将由自然磨损转化为事故性破坏。

二、发动机磨损的影响因素

影响发动机磨损的因素非常多，现就三方面进行讨论分析。

1.负荷的影响。活塞缸套组是发动机重要的受力部件，又是曲柄连杆机构的主要部件，这一机构担负着将活塞的往复运动变换为曲轴的旋转运动。由于它们在高温、高压、高速和化学腐蚀等苛刻条件下工作，其受力情况较复杂。

1.1气体压力。

1.2燃烧室内气体压力作用在活塞，缸盖和缸壁上，在整个工作循环中，由于气缸压力是变化的，所以气体压力的作用力，在整个循环中也是不断变化的。

1.3惯性力。在曲轴作等速旋转运动时，活塞作往复变速运动，活塞的加速度随曲柄转角的变化而变化，活塞加速度与曲轴角速度的平方成正比，它的变化规律决定了活塞组惯性力的变化规律。无论活塞是由上向下，还是由下向上运动，当活塞接近上止点时，惯性力的方向是离开曲轴中心线的方向，当活塞接近于下止点时，惯性力的方向是向着曲轴中心线的方向。由此说明，在整个循环过程中惯性力的大小和方向都在不断地变化。活塞作高速往复运动产生极大的惯性力，可达活塞组自身质量的300～600倍，不但引起柴油机的振动而且加剧了部件的磨损。

1.4离心力。旋转部件（曲柄，连杆轴颈和连杆大头）产生的离心力使连杆轴颈和轴承，主轴颈和主轴承受到一种附加载荷，加剧了它们的变形和磨损。

1.5摩擦力。活塞与缸套间存在着摩擦力，其大小由上述各力对摩擦表面的正压力和摩擦系数的大小决定。以上各力都会使相关部件产生摩擦和引起振动。由于力的大小和方向在不断地变化，因此各摩擦表面所受摩擦力也是变化的，产生的磨损是不均匀的，当发动机转速一定时，磨损速率随负荷增大而增大，因为随着发动机负荷的增大，发动机零件的机械负荷和热负荷都要增加。

2.速度的影响。曲轴的角加速度较小时机件的磨损量很小，发动机零部件的磨损与曲轴的旋转速度的增加与稳定工况相比，曲轴的旋转速度增大1～3倍，磨损增加1.3～4.5倍，因此在使用过程中要十分重视拖拉机的起动、加速、减速等各种操作的规范性，起动后大轰油门会加剧部件磨损，突然急加速也会加剧部件磨损，这是因为急加速时，负荷、机油压力等都需经一定时间才能达到稳定值，此时，曲轴转速以及系的油压不能及时地发生相应的变化，使曲轴轴承的压比和活塞与气缸壁接触处的压比增高，造成油膜减薄并使摩擦副接近，恶化了摩擦条件。突然减速也会加剧部件磨损，因为突然减速，冷却风扇转速下降，不利于发动机散热，此时机油泵转速下降，油压力也下降，效果不好，油流量减少，使应由油循环带走的热量也减少，这些都直接产生零部件快速磨损的原因。

3.温度的影响。活塞缸套组的磨损与工作温度密切相关，自然环境温度也对活塞缸套组的磨损起到不可低估的作用。活塞缸套组承受着以下五种温度负荷。

3.1冷却液温度。正常温度为85～95℃，“过冷”和“过热”都会引起柴油机不正常燃烧，使发动机动力性、经济性、可靠性和耐久性严重恶化，大量的研究证明发动机冷却液温度在85℃左右时，活塞缸套组的磨损最小，冷却液温度在0～75℃时活塞缸套组的磨损最大。冷却液的品质状况和温度对湿式缸套的穴蚀影响最为敏感，从使用经验看，缸套穴蚀是缸套损坏的最主要的原因之一。因此，必须重视冷却液的正确使用。

3.2机油温度。正常工作时温度在82～107℃之间。机油长期处于高温状态容易变质，尤其是机油的稳定性指标变化，使油阻止产生胶质的能力下降，在发动机气缸壁、活塞、活塞环等受热零件的表面上生成漆膜，严重的形成积炭，使活塞环粘在环槽里失去了密封功能，甚至发生拉缸事故。

3.3柴油影响。主要有四方面：第一，燃油含有硫的成分，燃烧后产生酸性物质对金属有腐蚀磨损；第二，燃烧不好时（如低温起动），未燃柴油进入机油中，稀释了机油，使油油膜强度下降；第三，灰分、机械杂质会造成部件的磨料磨损；第四，一定程度上存在着使燃烧室和气缸中形成积炭的倾向。

3.4空气温度及影响。压缩行程终了时，柴油机空气温度分别为480～680℃和900～1100℃，空气压力分别为3～5MPa和5～9MPa 。空气中的灰尘导致活塞缸套组产生磨料磨损，进入机油中的灰尘也会引起磨料磨损。并不是吸入空气温度增加，相应的热负荷就大，因为充气量下降，活塞和气缸套温度也下降，并使发动机的扭矩也减小。

3.5废气温度及影响。当柴油喷入气缸燃烧时，活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气温度在高达1800～2500℃，燃气压力在为6～16MPa 。在全负荷时，柴油机排出的废气温度为420～800℃。废气对磨损表现有四方面的影响：第一，废气温度较高，使燃烧室相关部件（如活塞顶部温度最高可达350℃）承受严重的热负荷，会产生热疲劳现象；第二，废气可进入机油和冷却系统中对金属造成化学腐蚀；第三，产生振动和噪声；第四，废气中的NO、HC、CO、及碳烟等对大气造成污染。