發(fā)動機磨合原理及磨合規(guī)范制定原則

發(fā)動機磨合原理及磨合規(guī)范制定原則龐付忠PangFuzhong一、磨合原理1、什么是磨合：它是一個機械物理與化學(xué)作用的復(fù)雜過程，使摩擦表面性質(zhì)從初始狀態(tài)過度到使用狀態(tài)的過程。它有狹義和廣義之分：狹義指內(nèi)燃機磨合的前階段由外力拖動的冷磨合和自身啟動熱磨合；廣義是指包括整個負(fù)荷工況在內(nèi)的正式運轉(zhuǎn)前的磨合過程，甚至包括正式初期運轉(zhuǎn)階段。2、為什么要磨合零部件表面加工無論如何光潔精確，微觀上也是粗糙不平的，宏觀上也有錐度、橢圓和形位配合公差。磨合前實際接觸面積比名義上小得多，一般不會大于40%-50%，有的只能達到30%左右，形成接觸點負(fù)荷集中、過載、產(chǎn)生高熱，使?jié)櫥湍て茐?，引起燒蝕粘結(jié)；通過磨合，真實接觸面積逐漸擴大，磨損減慢，逐漸過渡到正常穩(wěn)定的磨損階段。磨合前，運動面上的凸凹互相接觸和嵌入，若速度和負(fù)荷不合適，會出現(xiàn)劇烈摩擦、沖撞、金屬撕裂等，造成表面損傷。因裝配質(zhì)量引起的其它不良因素（劃痕、磕碰等）。發(fā)現(xiàn)裝配中的缺陷，并及時予以排除。裝配清潔度及運轉(zhuǎn)初期的磨屑需要清洗排除。3、發(fā)動機磨損階段摩擦副整個磨損過程大致分為三個階段：磨合階段Ⅰ區(qū)（O-A）：T0屬微觀幾何形狀（粗糙度）磨損階段，磨損曲線的曲率半徑較小，摩擦表面粗糙度磨損比較劇烈，但零件尺寸基本不發(fā)生變化；T1屬宏觀幾何形狀磨損階段，磨損曲線的曲率半徑較大，表面劇烈磨損已經(jīng)停止。正常磨損階段Ⅱ區(qū)：已具有良好的工作表面，磨損已穩(wěn)定，磨損曲線幾乎為略有傾斜的直線，磨損量與運轉(zhuǎn)時間成正比。本階段的長短標(biāo)志著發(fā)動機的正常使用壽命。嚴(yán)重磨損階段Ⅲ區(qū)：工作表面劇烈磨損破壞，磨損曲線急轉(zhuǎn)上升。二、磨合原則微觀階段磨合：冷磨合、無負(fù)荷及小負(fù)荷熱磨合，主要在中低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，每工況的磨合時間只需要1－20min，該階段總的磨合時間為幾分鐘，最多2小時。一般出場驗收磨合或發(fā)動機正常壽命磨合的第一循環(huán)均屬此類。宏觀階段磨合：轉(zhuǎn)速范圍從低轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速，運轉(zhuǎn)負(fù)荷較大，從低中負(fù)荷至全負(fù)荷，每工況磨合時間較長，該階段總的時間為幾個小時到幾十個小時，磨合結(jié)束發(fā)動機各項指標(biāo)（性能、機械損失功率、機油消耗量、漏氣量）均趨于穩(wěn)定。正確的磨合在于保證摩擦表面最少損失的前提下盡快的磨合，使內(nèi)燃機迅速進入負(fù)荷使用工況。磨合過程取決于磨合運轉(zhuǎn)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速工況，首要任務(wù)是選擇選擇初始負(fù)荷以及分級加載值，這些數(shù)值即要保證沒有擦傷，同時又要選得足夠大，以便加快磨合。磨合程序、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速與時間的分配汽油機的磨合分類磨合1、出廠檢驗?zāi)ズ弦?guī)范該規(guī)范的特點屬于微觀幾何形狀的磨合階段，要求發(fā)動機在低、中轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，負(fù)荷應(yīng)為冷拖磨合、無負(fù)荷或小負(fù)荷的熱磨合。摩擦副表面粗糙度的磨損比較劇烈。該階段磨合質(zhì)量對發(fā)動機使用壽命有重要影響。2、正常壽命磨合規(guī)范該類規(guī)范的特點是在完成低、中轉(zhuǎn)速冷拖磨合、無負(fù)荷或小負(fù)荷熱磨合后，又進行中高轉(zhuǎn)速及中大負(fù)荷的熱磨合。它是在完成微觀幾何形狀的磨合后，對宏觀幾何形狀進行一定程度的磨合。此規(guī)范磨合后，按正常工況運轉(zhuǎn)使用已不影響發(fā)動機壽命，但發(fā)動機機械損失功率仍未達到穩(wěn)定狀態(tài)，性能指標(biāo)仍未達到最佳值。該規(guī)范適用于只進行一般的生產(chǎn)監(jiān)督性的性能抽檢，對指標(biāo)要求不嚴(yán)格的規(guī)范性試驗，或可靠性試驗前的磨合。3、性能試驗?zāi)ズ弦?guī)范該磨合規(guī)范應(yīng)完成了微觀幾何形狀的磨合，并已基本完成了宏觀幾何形狀的磨合。磨合后期應(yīng)進行中高轉(zhuǎn)速乃至額定轉(zhuǎn)速和全負(fù)荷磨合。磨合規(guī)范總時間為十幾小時至幾十小時，一般為20－40小時。磨合結(jié)束發(fā)動機的機械損失功率基本穩(wěn)定，性能指標(biāo)已達最佳值。該規(guī)范適用于復(fù)雜的性能試驗、性能對比試驗以及開發(fā)性試驗前的磨合。4、零部件磨合規(guī)范與轉(zhuǎn)速有關(guān)與負(fù)荷無關(guān)零部件：包括配氣機構(gòu)和輪系的齒輪等，摩擦副多為點接觸或線接觸，接觸應(yīng)力較大，且多為飛濺潤滑，所以磨合規(guī)范的重點是微觀幾何形狀的磨合，重點考慮磨合規(guī)范的轉(zhuǎn)速分布，各轉(zhuǎn)速的相應(yīng)負(fù)荷均不大于50％，磨合總的時間幾分鐘至幾小時，最多為6小時左右。與轉(zhuǎn)速和負(fù)荷均有關(guān)零部件：主要是曲柄連桿機構(gòu)，不但要完成微觀幾何形狀的磨合，對宏觀幾何形狀也要進行一定程度的磨合。規(guī)范中應(yīng)包括中高轉(zhuǎn)速乃至額定轉(zhuǎn)速，以及中大負(fù)荷及至全負(fù)荷的磨合，其中最難磨合的是軸頸與軸瓦的磨合，磨合時間需幾小時、十幾小時乃至幾十小時。三、制定磨合規(guī)范的指導(dǎo)意見1、確定磨合規(guī)范的初始轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速間隔

1）拖動磨合初始轉(zhuǎn)速500r/min

轉(zhuǎn)速范圍500－1000r/min

轉(zhuǎn)速間隔100－200r/min

工況時間15－20min2）熱車磨合初始轉(zhuǎn)速1000－1500r/min

轉(zhuǎn)速范圍初始轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速間隔200－400r/min2、確定負(fù)荷的性質(zhì)及大小

微觀幾何形狀的磨合應(yīng)為拖動磨合、熱車空負(fù)荷及中小負(fù)荷的磨合；宏觀幾何形狀的磨合應(yīng)為中大負(fù)荷及至全負(fù)荷的磨合。3、確定工況磨合時間

微觀幾何形狀的磨合，在某一工況下只需幾分鐘最多20分鐘左右即可磨合穩(wěn)定；宏觀幾何形狀的磨合，在某一工況下運轉(zhuǎn)時間不應(yīng)小于半小時，一般在1小時以上。4、性能試驗?zāi)ズ弦?guī)范的制定

1）拖動磨合初始轉(zhuǎn)速500r/min

轉(zhuǎn)速范圍500－1000r/min

轉(zhuǎn)速間隔100－200r/min

工況時間15－20min

循環(huán)總時1－2h

2）熱車磨合（循環(huán)法）初始轉(zhuǎn)速1000－1500r/min

轉(zhuǎn)速范圍1000r/min到額定轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)速間隔100－200r/min

工況時間30－60min

循環(huán)總時20－40h

每一循環(huán)的內(nèi)容為：第一循環(huán)——25％負(fù)荷，從1000r/min至額定轉(zhuǎn)速，每工況30min；第二循環(huán)——50％負(fù)荷，從1000r/min至額定轉(zhuǎn)速，每工況30min；

第三循環(huán)——75％負(fù)荷，從1000r/min至額定轉(zhuǎn)速，50％額定轉(zhuǎn)速以下每工況30min，50％額定轉(zhuǎn)速以下每工況60min，4000r/min以上可適當(dāng)減為30min；第四循環(huán)——100％負(fù)荷，從1000r/min至額定轉(zhuǎn)速，每工況1h，4000r/min以上可適當(dāng)減為30min。注意在高負(fù)荷長時間運轉(zhuǎn)后，應(yīng)在低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷運轉(zhuǎn)一定時間，這里指每循環(huán)結(jié)束后均應(yīng)有低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷工況，特別是第三循環(huán)、第四循環(huán)。四、磨合質(zhì)量的評價依據(jù)磨合質(zhì)量的標(biāo)志綜合表現(xiàn)在內(nèi)燃機全功率運行工況下，理論上出現(xiàn)的各種情況有：1、摩擦件表面粗糙度已下降，真實接觸面大大提高，其表面無加工痕跡，無劃痕、擦傷、熱變色等，表面相互作用產(chǎn)生的法向應(yīng)力和切向應(yīng)力均減?。?、工作表面的磨損速率、摩擦系數(shù)和溫度均穩(wěn)定在較低水平上；3、抗磨表層強度隨層深增加，并呈正壓應(yīng)力狀態(tài)；4、初始粗糙度消除，形成新的平衡顯微凸凹面；5、形成耐久的潤滑油膜?？刹僮鞯脑u價手段有：1、機械損失功率變化曲線2、機油消耗量變化曲線3、活塞漏氣量變化曲線4、機油含鐵量變化曲線5、摩擦副表面觀測分析（接觸面、接觸帶、光潔度、擦傷、拉傷）6、活塞、活塞環(huán)和缸筒的磨合情況五、總結(jié)語應(yīng)當(dāng)指出，雖然我們對磨合規(guī)范的制定做了一些指導(dǎo)原則，但到目前為止，磨合問題仍然是一個“空白點”。不僅沒有磨合過程的通用理論，甚至對表面初始粗糙度應(yīng)當(dāng)是什么樣的，如何確定磨合運轉(zhuǎn)的持續(xù)時間，磨合運轉(zhuǎn)應(yīng)從多大負(fù)荷開始以及在磨合運轉(zhuǎn)期間應(yīng)以何種方式調(diào)節(jié)負(fù)荷等等，都沒有統(tǒng)一的意見。但是，對于磨合運轉(zhuǎn)在發(fā)動機制造和使用的全部過程中占有非常重要的地位，這一點，大家的意見是統(tǒng)一的。附錄四：SQR372、SQR472F——23小時磨合試驗規(guī)范序號發(fā)動機轉(zhuǎn)速扭矩運行時間

r/minNmmin11000101202150015120320002012042500251205300030120635003518074000401808450045120950004512010520045601154004560125600W.O.T30135800W.O.T15146000W.O.T15注：

磨合結(jié)束，停機檢查，測量缸壓。附錄

七：SQR473——11.5小時磨合試驗規(guī)范第1部分

發(fā)動機初磨合（4.2小時）序號發(fā)動機轉(zhuǎn)速扭矩運行時間

r/minNmmin12000255215002510315005010425002510525005010635002510735005010845002510945005010105500251011550050101257502510135750501014200025515150010010161500節(jié)氣門全開1017250010010182500節(jié)氣門全開1019350010010203500節(jié)氣門全開1021450010010224500節(jié)氣門全開102355001001