氣缸套是一個(gè)圓筒形零件,置于機(jī)體的氣缸體孔中,上由氣缸蓋壓緊固定。活塞在其內(nèi)孔作往復(fù)運(yùn)動(dòng),其外有冷卻水冷卻。
氣缸套應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐熱性能,還應(yīng)具有較好的耐磨性能。工作中應(yīng)有良好潤(rùn)滑和冷卻。
缸套一般采用含磷或含硼的耐磨合金鑄鐵作材料,如 HT25-47、HP-CuCrMo 等。缸套的內(nèi)表有時(shí)還進(jìn)行鍍鉻(松孔鍍鉻、貯油網(wǎng)點(diǎn)鍍鉻), 氮化或磷化等處理,以提高耐磨性能。缸套內(nèi)表硬度通常要求大于HB200,且與活塞環(huán)硬度有良好匹配。內(nèi)表面還應(yīng)有適當(dāng)?shù)拇植诙龋蛊渚哂幸欢ㄙA油能力和磨合性能。內(nèi)表面應(yīng)有足夠的圓度和圓柱度精度,安裝支承面對(duì)內(nèi)孔中心應(yīng)有較高的位置精度。
氣缸套內(nèi)表受高溫高壓燃?xì)庵苯幼饔?,并始終與活塞環(huán)及活塞裙部發(fā)生高速滑動(dòng)摩擦。外表與冷卻水接觸,在較大溫差下產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)釕?yīng)力,受冷卻水腐蝕?;钊麑?duì)缸套的側(cè)推力不僅加劇其內(nèi)表摩擦,并使其產(chǎn)生彎曲。側(cè)推力改變方向時(shí),活塞還撞擊缸套。此外還受到較大的安裝預(yù)緊力。
氣體壓力使氣缸壁產(chǎn)生切向拉應(yīng)力和徑向壓應(yīng)力,并且在內(nèi)表面最大,這種應(yīng)力都是高頻脈動(dòng)應(yīng)力。
因缸壁內(nèi)外溫差產(chǎn)生極大的熱應(yīng)力,一般溫度下使內(nèi)表面產(chǎn)生壓應(yīng)力而冷卻面存在拉應(yīng)力。但在特高氣溫下,近內(nèi)表面金屬蠕變塑性變形,而冷卻后即在內(nèi)表面形成殘余拉應(yīng)力,這種隨起動(dòng)、停車變化引起的低頻應(yīng)力會(huì)使材料疲勞。
氣缸內(nèi)表面由于受高溫高壓燃?xì)獾淖饔貌⑴c高速運(yùn)動(dòng)的活塞接觸而極易磨損。為提高氣缸的耐磨性和延長(zhǎng)氣缸的使用壽命而又有不同的氣缸結(jié)構(gòu)形式和表面處理方法。氣缸結(jié)構(gòu)形式有三種:無氣缸套式、干氣缸套式、濕氣缸套式。
無氣缸套式機(jī)體即不鑲嵌任何氣缸套的機(jī)體,在機(jī)體上直接加工出氣缸,優(yōu)點(diǎn)是可以縮短氣缸中心距,使機(jī)體尺寸和質(zhì)量減小。但成本較高。
干式氣缸套不與冷卻液接觸,壁厚為2~3mm,外表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均須精加工,以保證必要的位型精度和便于拆裝。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體剛度大,氣缸中心距小,質(zhì)量輕,加工工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是傳熱較差,溫度分布不均勻,容易發(fā)生局部形變。
濕式氣缸套外壁與冷卻液直接接觸,壁厚5~8mm,利用上下定位環(huán)帶實(shí)現(xiàn)徑向定位,軸向定位靠氣缸套上部凸緣與機(jī)體頂部相應(yīng)的支承面配合實(shí)現(xiàn)。濕式氣缸套的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體上沒有密封水套,容易鑄造,傳熱好,溫度分布比較均勻,修理方便,不必將發(fā)動(dòng)機(jī)從汽車上拆下就可更換氣缸套。缺點(diǎn)是機(jī)體剛度差,容易漏水。
氣缸套的工作環(huán)境十分惡劣,造成磨損的原因也很多。通常由于構(gòu)造原因允許有正常的磨損,但使用和維修不當(dāng),就會(huì)造成非正常磨損。
1構(gòu)造原因引起的磨損
1)潤(rùn)滑條件不好,使氣缸套上部磨損嚴(yán)重。氣缸套上部鄰近燃燒室,溫度很高,潤(rùn)滑條件很差。新鮮空氣和未蒸發(fā)的燃料沖刷和稀釋,加劇了上部條件的惡化,使氣缸上都處于干摩擦或半干摩擦狀態(tài),這是造成氣缸上部磨損嚴(yán)重的原因。
2)上部承受壓力大,使氣缸磨損呈上重下輕?;钊h(huán)在自身彈力和背壓的作用下緊壓在缸壁上,正壓力越大,潤(rùn)滑油膜形成和保持越困難,機(jī)械磨損加劇。在作功行程中,隨著活塞下行,正壓力逐漸降低,因而氣缸磨損呈上重下輕。
3)礦物酸和有機(jī)酸使氣缸表面腐蝕剝落。氣缸內(nèi)可燃混合氣燃燒后,產(chǎn)生水蒸氣和酸性氧化物,它們?nèi)苡谒猩傻V物酸,加上燃燒中生成的有機(jī)酸,對(duì)氣缸表面產(chǎn)生腐蝕作用,腐蝕物在摩擦中逐步被活塞環(huán)刮掉,造成氣缸套變形。
4)進(jìn)入機(jī)械雜質(zhì),使氣缸中部磨損加劇??諝庵械幕覊m、潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)等,進(jìn)入活塞和缸壁間造成磨料磨損?;覊m或雜質(zhì)隨活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),由于在氣缸中部位置的運(yùn)動(dòng)速度最大,故加劇了氣缸中部的磨損。
2使用不當(dāng)引起的磨損
1)潤(rùn)滑油濾清器濾清效果差。若潤(rùn)滑油濾清器工作不正常,潤(rùn)滑油得不到有效的過濾,含有大量硬質(zhì)顆粒的潤(rùn)滑油必然使氣缸套內(nèi)璧磨損加劇。
2)空氣濾清器濾清效率低??諝鉃V清器的作用是清除進(jìn)入氣缸的空氣中所含的塵土和沙粒,以減少氣缸、活塞和活塞環(huán)等零件的磨損。實(shí)驗(yàn)表明,發(fā)動(dòng)機(jī)若不裝空氣濾清器,氣缸的磨損將增加6-8倍??諝鉃V清器長(zhǎng)期得不到清洗保養(yǎng),濾清效果差,將加速氣缸套的磨損。
3)長(zhǎng)時(shí)間低溫運(yùn)轉(zhuǎn)。長(zhǎng)時(shí)間地低溫運(yùn)轉(zhuǎn),一是造成燃燒不良,積碳從氣缸套上部開始蔓延,使氣缸套上部產(chǎn)生嚴(yán)重的磨料磨損;二是引起電化學(xué)腐蝕。
4)經(jīng)常使用劣質(zhì)潤(rùn)滑油。有的車主為圖省事省錢,常在路邊小店或向不法油販購(gòu)買劣質(zhì)潤(rùn)滑油使用,結(jié)果造成缸套上部強(qiáng)烈腐蝕,其磨損量比正常值大1-2倍。
3維修不當(dāng)引起的磨損
1)氣缸套安裝位置不當(dāng)。在安裝氣缸套時(shí),若存在安裝誤差,氣缸中心線和曲軸軸線不垂直,會(huì)造成氣缸套非正常磨損。
2)連桿銅套孔偏斜。在修理中,鉸削連桿小頭銅套時(shí),鉸刀傾斜而造成連桿銅套孔偏斜,活塞銷中心線與連桿小頭中心線不平行,迫使活塞向氣缸套的某一邊傾斜,也會(huì)造成氣缸套非正常磨損。
3)連桿彎曲變形。由于飛車事故或其它原因,受撞擊的連桿會(huì)產(chǎn)生彎曲變形,若不及時(shí)校正而繼續(xù)使用,也會(huì)加速氣缸套的磨損。