拖拉机气缸体的常见损伤及原因分析

摘要：气缸体也称为机体，是发动机的骨架，也是发动机最大、最重的零件，它的上部用于安装气缸盖，下部用于安装机油盘。发动机几乎所有的零件、附件直接或间接地装在它上面，机体本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分。因此要求气缸体应具有足够的刚度和强度。对气缸体常见损伤要及时发现并及时修理，保证气缸体工作状态正常。目前，农业机械所用发动机，一般是用灰铸铁和铝合金制成的，气缸体常出现的损伤有：变形、破裂、平面翘曲、穴蚀、磨损等，我们要知道这些损伤是怎样产生的，以便在使用中注意。

关键词：拖拉机；气缸体；损伤

中图分类号： S232 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.21.010

1变形

1.1工作中承受着较复杂的交变载荷

近代的内燃机，其转速及平均有效压力都有了很大的提高，曲轴连杆组的惯性力亦将增大，缸体各横隔壁处及轴承盖必将承受较大的横向和竖向动载荷，有使缸体及主轴承孔有发生变形的趋势。周期性变化的燃气压力和高速运动的曲轴连杆机构惯性力的合力是引起气缸体主轴承座孔中心变形的重要原因。实践证明，气缸体的横向变形，主要决定于曲轴连杆机构的惯性力，而剪应力引起的剪切变形比弯曲变形更处于支配地位。应力的峰值与曲轴的转速平方成正比，而与内燃机负荷的关系不大，所以内燃机经常超转速运转是造成气缸体横向变形的一个重要原因。

修理中，轴承和轴颈的间隙配合不当、活塞连杆组相互重量差过大、各缸工作压力不均等都会使缸体承受额外的应力，引起变形。轴承背与座孔贴紧度不够或过大、使用中发生过烧瓦抱轴，也会引起主轴承座孔变形。

1.2受热不均所产生的热应力

气缸体壁的厚薄差较大，结构复杂，受热部分温差大；燃烧室内的工作燃气温度可达2000℃以上，缸套、缸盖与高温燃气接触表面的温度也高达400℃～500℃，缸体靠近燃气的部位以及与空气或冷却水接触表面的温度却只有几十度。这个温度差则能引起很大的应力。

修理中对水套各部位的泥污、水垢、油滤清除不净；装配中各水道口处密封垫通孔大小不合适，阻碍冷却水循环，使内燃机经常在过热状态下运转；过热的内燃机急速停机或更换冷却水；冬季当内燃机还处于温度很高的状态下急速停机，并在停机后立即将水放掉；在冬季采用先发动后再加冷却水的起动方法，所有这些都会由于过大的热应力而使气缸体产生变形，甚至会出现裂纹。

2破裂

2.1修理质量不高

修理工作是恢复内燃机技术性能的重要措施，在作业中未能严格执行修理技术规范或修理方法选择不当会引起缸体变形或出现裂纹。如缸盖螺栓未按规定的顺序及扭矩紧同而导致缸体上平面的变形或裂纹；安装缸套时上端面高出缸体上平面过大或不均，会引起缸套安装孔支承凸缘裂纹；缸体上的缸盖螺栓孔经修理加大后与缸体平面不垂直，会造成缸体侧面或缸口附近靠螺栓孔处发生裂纹；修理时安装不合要求的气缸垫或缸垫使用逐渐失去弹性，形成窜气漏水，会引起两缸之间过梁处裂纹。

2.2使用不当

柴油机在缺水过热时，突然加注冷水或无水起动柴油机，温度升高后再加冷水，或在冷态下急剧加热（柴油机起动后不暖机又急剧增加负荷），由于机体温度冷热剧变产生裂纹；在冬季用过后没有及时放水而导致冻裂；经常使用减压柄停车，使柴油机在高温下吸入大量冷空气，导致机体壁薄的部位突冷收缩而开裂，有的裂纹可造成不能修复的程度。

水套壁的破口大多是由于事故性原因造成的。如由于连杆螺栓折断、连杆折断、活塞破碎等会造成击破气缸、打坏机体。

2.3设计和制造方面的缺陷

气缸体在结构设计上，为了加固各受力部位的强度和刚度，通常采用加强筋，使其成为一个刚性很强的空间桁梁架系统，而该系统刚度的大小在很大程度上取决于筋的分布位置、长短、壁厚和高低。加强筋布置不当，往往给制造上带来很大的困难，并且还会引起较大的内应力。另外，对运动零件由于动平衡而带来扭转刚度考虑不足，采用较薄弱的壁厚，并在加工部位与非加工部位、壁厚不同的部位过渡不够圆滑而引起的应力集中。上述应力叠加的部位往往是形成裂纹的区域。缸体在制造过程中也会出现缺陷，如由于型砂性能、配料成分、熔炼和浇铸温度等将会产生夹杂、砂眼、偏析及裂纹。

3接合平面的翘曲变形

缸体上平面翘曲不平，大多是由于未按规范紧固缸盖螺帽引起的。气缸盖螺栓工作中受着缸体与缸盖之间很高的分离爆发力，气缸垫则是在螺栓紧固力的作用下起着防漏的效应。在爆发力的反复作用下受着缸体和缸盖冲击的气缸挚，一般要运行一段时期后，才能贴吸适应。当气缸垫贴吸适应后，在靠近变形处的缸盖螺栓，其紧固力必然降低。因此，对于缸盖螺栓经过一定时期的运行后必须进行紧固，否则会由于缸盖螺栓紧固力不均而使缸体上下平面翘曲。紧固缸盖螺帽时用力不均匀、内燃机在过热的情况下骤然加冷水以及拆装缸盖螺帽的顺序不当等都易引起缸体变形，也有的缸体是由于时效处理不充分而产生翘曲变形。

气缸垫由于长期受着缸体与缸盖的冲击，在缸垫的缸口部位，金属密封圈容易发生龟裂和烧熔而漏气，从而使缸体与缸盖之间承受着高温燃气的冲刷而发生热疲劳变形。

作者简介：乔翌薇，本科学历，白城市洮北区农业机械技术推广站，工程师，研究方向：农机技术推广培训，农机操作，农机安全使用及维护保养。