摘要：本文在简要介绍船舶6ESDZ76/160柴油机气缸盖恶劣的工作环境基础上，指出它容易产生的故障，并针对常出现的裂纹故障，分析其裂纹产生的原因，并指出如何检查裂纹，最后给出预防气缸盖裂纹产生的措施。
关键词：船舶；柴油机；气缸盖；裂纹；检查；处理；预防
一．引言
6ESDZ76/160柴油机除了一般柴油机必须具有良好的动力性、经济性、可靠性、耐久性等。能适应使用重油、劣质燃料来保证有良好的经济性。船舶航行时，经常处在纵倾、横倾一定角度的条件下，所以必须保证发动机能正常航行，动力性能上佳。除了在一定工作条件下运输外，多变并频繁的倒顺车和正反向启动。当航行海面天气变化异常，则其进气和负荷也随着有很大变化。根据上述船用发动机使用特点，船用柴油机除二、四冲程发动机结构原理外，还有其自身的特点。本文主要针对船舶6ESDZ76/160柴油机气缸盖最经常出现的损坏现象——裂纹，进行详细叙述，分析其裂纹产生原因极其修理、预防措施等。
二．气缸盖裂纹产生的部位
船用6ESDZ76/160柴油机气缸盖的裂纹主要发生在气缸盖底面有应力集中的地方，如孔与孔之间或孔的圆角处、冷却水腔的截面变化处等。产生裂纹的具体部位则随机型、气缸盖的结构和材料不同而异。6ESDZ76/160柴油机在进排气阀孔和喷油器等孔之间以及阀座面上容易产生裂纹。当裂纹产生在底面时，多为径向裂纹；当裂纹产生在外部时，裂纹大多是从中央喷油器孔向进排气阀孔扩展，这是由于小孔处的应力集中所致。
三.气缸盖产生裂纹的原因
气缸盖产生裂纹是气缸盖较为常见的故障。气缸盖产生裂纹的根本原因是热应力和机械应力周期性的作用。在交变的热应力和机械应力的作用下，将产生疲劳裂纹，从而导致气缸盖裂纹。具体分析气缸盖产生裂纹主要有以下几个方面原因。
1.高温的原因
6ESDZ76/160柴油机在高温工作环境下汽缸盖受喷油孔高压高速喷出的雾化燃油的影响，当雾化不良时，细小高速的燃油可冲击到气缸盖部位，爆炸发火产生的高温直接作用此表面，久而久之汽缸盖出现冲蚀和高温腐蚀，表面出现粗糙凹陷。
2.作用力的原因
6ESDZ76/160柴油机气在高温工作环境下温度变化产生热应力，运行中，气缸内表面温度可达到300℃左右：发件安装在气缸上，接触面受压力产生的机械效应，长期在两种压力作用下薄弱处会产生裂纹。裂纹位置多产生在气缸盖的喷油器孔和启动阀孔处。特别是喷油器空周围，此处比较薄，运行中喷油器在进150℃的燃油加热下，会热胀伸长，对喷油器座产生额外的压力。洗出结构先天的薄弱，后天的喷油安装用力超过规定长期运行则产生裂纹。
3.材料和工艺上的原因
气缸盖材料选择不当，质量不符合要求，铸造时没有很好地消除铸造应力，从而导致零件内部有缺陷，从而使气缸盖在工作时容易产生裂纹。
4.操作和管理上的原因
6ESDZ76/160柴油机长期在超负荷条件下运转或在未充分暖缸的情况下突然增大负荷，使气缸盖从冷态急剧变为热态，或在高温下急剧冷却而产生裂纹。 柴油机冷车启动或启动后加速太快，致使气缸盖底面与冷却面温差过大，热应力增大。故应暖机后再启动，启动后待油、水温度升高后方可加速；频繁启动、停车和长期超负荷运转均会使机械应力和热应力增加；冷却与润滑不足或中断，亦会导致机件过热。
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四.预防气缸盖产生裂纹的措施
1.拆检安装时的规范操作
拆检安装时必须按照说明书规定上紧汽缸盖各阀件固定螺丝，切勿超过规定，包括规定的上紧力矩，或规定的液压，规定的距离，或规定的上紧角度；变负荷操作时，力争平稳过渡。避免突变，特别是开航定速时，由港内速度加到正航速度要有一定过程。
2.气缸盖设计优化
如今年来6ESDZ76/160柴油机都采用了双层底气缸盖的结构形式，它的设计观点是把热负荷和机械负荷分开来处理，采用较薄的底板可以提高冷却效果，降低底板温差，即用较薄的底板承受热负荷，采用较厚的顶面板、中间隔板和圆周壁来提高刚度承受机械负荷，这样使得机械应力和热应力各得其所。再如，为减少燃烧室壁上的热应力，缸盖四周不能箍得太紧，缸盖与缸套的定位凸肩要留有充分的余地，有如缸盖阀门的过桥处常易产生裂纹，可在产生裂纹的部位预先铣去一部分金属，以减轻应力集中程度，从而减少了由于热应力过 大而导致裂纹产生的几率。
3.加强对气缸盖过热部位的冷却
6ESDZ76/160柴油机投入运行前，彻底清洗冷却水腔，保证水路畅通。控制冷却水的质量，按说明书的规定控制好冷却水的温度、温差和流量。在柴油机缸盖冷却水道内增设挡水板，加快水流速度，且对水流给以必要的引导，使其定向地冲刷排气门和喷油器使这些受热严重的部件得较好的冷却。避免长时间超负荷运转，防止过热。当采用外源驱动冷却水泵时，柴油机停车后不应过早停止冷却水循环，以避免产生冷却水“过后沸腾”现象。
4.轮机人员的操作管理科学化
若对柴油机操作管理不当，同样会导致气缸盖产生裂纹。例如，6ESDZ76/160柴油机冷车启动或启动后加速太快都容易产生裂纹。更甚者，轮机人员在没有充分暖缸的情况下增加负荷，急剧调节冷却水量，造成气缸盖“激碎”现象。这是由于受热部件和冷却液的温度升高都需要有一个过程，如果加速过快，燃烧室部件就会因内外壁温差过大而产生过大的热应力，长此下去，就会产生裂纹，因此，轮机人员启动主机前必须充分暖机，启动后不可加速太快，待油温和水温升高后，方可加至全速，同时还要及时清除冷却水腔中的水垢和铁锈。
五．结论
气缸盖对于6ESDZ76/160柴油机是一个非常重要的部件的，由于气缸盖的工作条件十分恶劣，在正常条件下气缸盖出现裂纹是不可避免的。气缸盖产生裂纹的原因也是多方面的，只有认真对故障进行统计分析，在实际工作中遇到问题应从多方面因素进行综合考虑与判断。本文在分析探讨气缸套产生裂纹的原因的基础上，提出了在使用和保修中减少船舶柴油机气缸盖产生裂纹故障的处理及预防措施，有利于减少气缸盖的故障，保持柴油机良好的性能，对于提高6ESDZ76/160柴油机的整机寿命和机械设备的使用效益有十分重要的意义。而船舶在航行期间，6ESDZ76/160柴油机气缸盖产生裂纹主要是轮机管理不良所导致。因此，在减少气缸盖故障的工作中，提高轮机人员管理水平，科学的轮机管理是关键，严格按照柴油机的保养程序和使用注意事项执行，定期检查，及时维护，保证船舶的正常航行。
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论文作者:吴宏斌,彭森
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/19
标签：裂纹论文; 气缸论文; 柴油机论文; 喷油器论文; 船舶论文; 原因论文; 应力论文; 《基层建设》2019年第12期论文;